Высокая степень сохранности природно-культурных комплексов Водлозерья обусловлена тем, что до настоящего времени люди живут здесь в полной гармонии с природой, подобно тому, как жили народы Северной Европы на протяжении столетий.
Территория парка характеризуется рядом уникальных природных особенностей. Она является одним из последних в Европе ненарушенных болотно-таежных комплексов столь крупного размера (около 600 тыс. га). Лесной массив Водлозерья может служить эталоном равнинной тайги западного сектора Евразии. Он представляет собой важнейший в таежной зоне очаг репродукции типичных и редких видов флоры и фауны. В границах объекта выявлено 414 видов высших растений, большое количество видов грибов, мхов и лишайников. В лесах обитает около 50 видов млекопитающих, среди которых бурый медведь, волк, рысь, лесная куница, европейская норка, росомаха.
На территории представлена крупная и самая южная в Европе популяция дикого северного оленя. Очень разнообразна орнитофауна — зарегистрировано 176 видов птиц, 36 из которых относятся к редким и уязвимым. Ихтиофауна Водлозерского бассейна также отличается высоким разнообразием. В Водлозерском парке расположены места выхода на поверхность древнейших в мире горных пород, возраст которых составляет 3,4 млрд лет. Уникальность кристаллического фундамента состоит в обилии огромных тел не излившейся на поверхность лавы, древних вулканов и трубок взрыва.
Обнажения горных пород очень живописны и представляют древнейшую летопись Земли. Кроме того, значительная часть площади парка занята разнообразными водно-ледниковыми формами рельефа. Здесь выявлено 54 геологических объекта, некоторые из которых исключительны по красоте. В Водлозерском национальном парке на ограниченной территории представлен также комплекс компактно расположенных археологических памятников: более 50 стоянок древнего человека, принадлежащих двум культурам — карельской и каргопольской, что особенно важно для изучения связей древних племен региона.
Свидетельства более поздних культур (XVI — XVIII вв.) — многочисленные памятники деревянного зодчества. К ним относятся культовые сооружения, объекты гражданской архитектуры, древние волоки и перевалочные пункты на пути из Новгорода к Белому морю. Наиболее выдающийся памятник деревянного зодчества - Ильинский погост (конец XVIII в.).