大兴安岭北部为寒温带针叶林动物群，平原地区为草原动物群，还有温带针阔混生林和阔叶林动物群。初步估计，黑龙江有鸟类320种以上，哺乳类87种。在珍稀动物中，第一类保护动物有西伯利亚虎（俗称东北虎）、梅花鹿、貂熊、黑貂、丹顶鹤、白鹳、白鹤等19种；第二类保护动物有驼鹿、红鹿、黑熊、棕熊、大天鹅、小天鹅、鸳鸯、花尾榛鸡（飞龙）等26种。鱼类105种，其中经济鱼类占50%左右，有属于中国平原鱼类的鳌花鱼、白鲢鱼、草鱼，属于北方冷水性鱼类的大马哈鱼（鲑鱼）、哲罗鱼、狗鱼，起源于南方的黑鱼，还有起源于欧洲的六须鲶鱼、鳇鱼等。
黑龙江有高等植物二千二百多种，分属长白植物区系（小兴安岭南部、东部山地、三江平原）、大兴安岭植物区系（大兴安岭、小兴安岭北部）和蒙古植物区系（松嫩平原）。中药材共有627种，蕴藏量约20亿千克。防风、桔梗、苍术、赤芍、车前子、黄芩、玉竹、芡宝等负有盛名，满山红、刺五加、黄耆、黄柏、五叶子、人参、党参、龙胆、柴胡、平贝、一轮贝等皆为名贵药材。其中防风、黄柏、刺五加、满加、满山红、寄生、车前子的销量居全国第一位；人参、苍术、龙胆草、赤芍、蒲公英的销售量居全国第二位；黄耆、五叶子、玉竹居第三位；大力子居第四位。
食用植物有1 000种以上，已开发利用有百余种，可分为野菜、野果、食用真菌等。野菜有蕨菜、薇菜、山芹菜、黄花菜、山韭菜、猴腿菜、明叶菜等。野果主要有松子、山核桃、榛子、刺玫果等，已开发利用的有二十多种。食用真菌主要有黑木耳和多种蘑菇，已知可食用的有六十余种。工业用植物中，果酒原料有山葡萄、都柿、树莓、草莓、紫莓、猕猴桃等十多种，用这些果酒原料制成的酒，营养丰富，酒色鲜艳，滋味醇厚。淀粉类有橡子仁（柞树果宝），含淀粉70%以上，粗蛋白5.9%，粗脂肪1.7%，可加工制造轻纺工业纱浆所需的淀粉，还可作猪饲料。油料植物有苍耳，含油量70%，出油率10%。