Заповедник состоит из 6 отдельных участков, представляющих все многообразие ландшафтов и природных компонентов Магаданской области. Здесь сохраняются в нетронутом виде эталонные участки севера дальневосточной тайги. На территории заповедника отмечено 729 видов сосудистых растений, 32 вида рыб, 173 вида птиц, 39 видов наземных млекопитающих.
На приохотских участках находятся крупнейшие в северной части Тихого океана птичьи базары. В Красную книгу МСОП включены гнездящиеся в заповеднике белоплечий орлан, скопа, сапсан и очень малочисленный рыбный филин, а также встречающиеся в заповеднике беркут, орлан-белохвост и тундровый лебедь.

На Ямском участке, в 1000 км от основных мест произрастания в Якутии и Хабаровском крае, расположен реликтовый очаг сибирской ели. На крупнейшем из Ямских островов находится самое северное в Охотском море репродуктивное лежбище сивучей.