保护区不但具有丰富的森林类型，而且还有草甸、沼泽植被，同时还有小面积的水域。在森林生态系统类型中有寒温性针叶林(兴安落叶松林、红皮云杉林、臭冷杉林、臭冷杉红皮云杉林)、温性针阔叶混交林(鱼鳞云杉红松林、柞树红松林、椴树红松林、枫桦红松林、红皮云杉红松林、谷地红松林)、落叶阔叶林(山杨林、白桦山杨林、白桦林、山杨白桦林、硬阔叶林、杂木林、毛赤杨林)和灌丛(河岸柳丛等)；草甸生态系统中主要为小叶章杂草类草甸；沼泽生态系统中主要为小叶章修氏苔草沼泽和丛桦北极悬钩子修氏苔草沼泽。在保护区的实验区内有红松、落叶松、云杉、樟子松、水曲柳等树种的人工林，在缓冲区内分布着过伐林，在沟谷分布有流动和静止的水域。如上所述，该保护区既具有原始状态的森林、草甸和沼泽生态系统，又有次生的和受过人类严重干扰的及人工的森林生态系统，同时还有小面积的淡水生态系统。因此，凉水自然保护区具有丰富的生态系统多样性。

保护区有真菌578余种、枝叶状地衣90种、苔类植物17种、藓类植物95种、蕨类植物36种、种子植物454种、昆虫491种、鸟类252种、兽类44种、两栖类5种、爬行类7种、冷水鱼类20余种，生物物种非常丰富。上述是多年来调查研究的已知生物种类，只要有效的保护好区内的各类自然生态系统，随着科学技术的发展和不断的研究探索，许多未知的生物种类还将被发现。

本区植物区系组成复杂，除分布有长白植物区系的绝大部分种类外，深受东西伯利亚植物区系、满洲植物区系和蒙古植物区系的影响，起源上具有多样性，分布上相互渗透，组成上南北种类混合。本区复杂的植物区系组成，是植物物种多样性的基础。

区内丰富的生态系统多样性和生物物种多样性构成了生物遗传基因的多样性。