Als gevolg van de grote variatie in landschap en begroeiing heeft de AWD een rijke flora en fauna en in het bijzonder een rijk insectenleven. Het terrein bestaat uit bos en struweel, open plekken met stuifzand, vochtige en moerassige valleien en droge vlakten. Op plaatsen die blootstaan aan de zoute zeewind staan typische soorten als Helm, Zeeraket en Zeemelkdistel. In de binnenduinbossen groeien bijv. Kamperfoelie, Look-zonder-look en Adelaarsvaren. In totaal groeien er ruim 660 plantensoorten waarvan 27 bijna nergens anders in Nederland voorkomen. Het grootste gedeelte is bedekt met mossen, grasland en lage struiken, vaak beheerst door Liguster en Duindoorn op de droge zijden en door Kruipwilg in de valleien. Struikheide komt voor in het ZO ('t Heitje). Op beschutte plaatsen ontwikkelen zich struwelen, met Meidoorn en Zomereik, en met wilgen en berken in de valleien. Veel vochtige graslanden zijn door de variatie in bodem en vocht en door het maaibeheer zeer bloemrijk geworden met Zeegroene zegge, Ruig viooltje, Rietorchis, en Parnassia. Ook is het een belangrijk gebied voor paddestoelen (970 soorten, dat is bijna één kwart van de totale inheemse paddenstoelenflora).

Jaarlijks broeden er ongeveer 100 vogelsoorten waaronder duinvogels als Roodborsttapuit en Braamsluiper maar ook rietvogels zoals Blauwborst en Rietzanger. De AWD vormen een kerngebied voor de Duinhagedis; dat wil zeggen dat, in vergelijking met de andere kustduinen, er hier zoveel voorkomen dat ze van hieruit de andere duinen kunnen gaan bevolken. Uitgebreid aanwezig zijn Vos, Ree en Damhert, mede omdat er momenteel niet op deze dieren wordt gejaagd. Kleine roofdieren zoals Hermelijn, Wezel en Bunzing zijn niet zo talrijk. Het Konijn, eeuwenlang de hoeksteen van het duinecosysteem, is in de jaren 90 dramatisch achteruitgegaan door het VHS-virus. Vleermuizen overwinteren in oude bunkers uit de Tweede Wereldoorlog en jagen 's zomers in grote aantallen boven geulen en kanalen. Door de aanwezigheid van de vele waterpartijen zijn de AWD uitzonderlijk rijk aan libellen en wordt ook de zeldzame Waterspitsmuis vrij vaak waargenomen.