Alberga un bosque tropical seco, rico en especies de insectos, particularmente abejas, avispas y mariposas diurnas y nocturnas. Se estima que existen unas 250 especies de abejas y 60 de mariposas nocturnas.

Otra característica que hace de Lomas Barbudal un área silvestre muy importante, es la presencia incluso durante el verano de abundantes fuentes de agua, tales como el río Cabuyo, numerosas quebradas y nacientes naturales.

Cuenta con varias asociaciones vegetales como la sabana arbolada, el bosque siempreverde, el bosque ripario que se encuentra al lado de los cursos de agua y el bosque tropical seco, siendo este último el de mayor extensión. En el bosque deciduo la mayor parte de los árboles pierden sus hojas durante la estación seca. Las especies más comunes son: el pochote, el indio desnudo, el jobo, el corteza amarillo, el ron-ron, el laurel, el canilla de mula y el malacahuite.

Los bosques ribereños se encuentran a lo largo de los ríos y quebradas. Son bosques siempreverdes, densos y diversos y especialmente ricos en abejas solitarias. El espavel, el gaupinol, el níspero, el canelo, el ojoche amarillo y el cocora, son especies comunes ene este tipo de bosque.

La sabana es un a área abierta, cubierta de pastos y árboles diseminados con especies de chumico de palo o raspaguacal y de noche. Existen en Lomas Barbudal especies de árboles maderables como el ron-ron, el pochote, el cristóbal, la caoba y el cocobolo que se encuentran en peligro de extinción en el resto del país.

Muchos de estos árboles, arbustos y otra gran cantidad de plantas menores son excelentes productores de frutas, néctar, aceites y polen para aves, mamífereos e insectos tales como abejas domésticas y silvestres. Existen cerca de 250 especies de abejas en Lomas Barbudal. Estas especies revisten la zona de una gran importancia entomológica, debido a que muchas de ellas son únicas en el país y se encuentran en una alta concentración de número y diversidad, en un área relativamente pequeña como es la sabana arbolada.

Los mamíferos son poco abundantes. Sin embargo, se pueden observar venados cola blanca, monos congo y carablanca; mapaches pizotes, saínos, ardillas y leones breñeros entre otros. Existe, además, un gran número de reptiles y peces.

En cuanto a las aves, en esta área se han observado aproximadamente 130 espeices, siendo las más características los pavones, las loreas de copete amarillo.

Costa Rica fue el escenario de una investigación fundamental para determinar la forma en que los monos carablanca, conocidos también como capuchinos, socializan y forman alianzas entre sí. Por más de 25 años se realizan investigaciones en esta Área Silvestre Protegida Susan Perry, antropóloga y exploradora de National Geographic, quien señaló que ha pasado la mayor parte de su carrera, estudiando el comportamiento social de estos individuos aquí.

Actualmente sus límites mediante Ley fueron modificados para el desarrollo del "Proyecto Abastecimiento de Agua para la Cuenca Media del Río Tempisque y Comunidades Costeras" (PAACUME).