Flora Flora rezerwatu liczy ponad 314 gatunków roślin naczyniowych. Do roślin szeroko rozpowszechnionych należą m.in.: wierzba biała i trójpręcikowa, jeżyna popielica, trzcina pospolita, pałka wąskolistna, trzcinnik piaskowy, mietlica rozłogowa, jeżogłówka gałęzista, lotos orzechodajny, łączeń baldaszkowy, kotewka orzech wodny, grzybieńczyk wodny, salwinia pływająca, rzęsa drobna, rdestnica przeszyta, nurzaniec śrubowy i rogatek sztywny.
Fauna Delta Wołgi to jeden z najważniejszych obszarów na kontynencie euroazjatyckim, gdzie ptaki gromadzą się w okresach sezonowych migracji. Ogółem awifauna rezerwatu liczy 307 gatunków ptaków, z których 116 tutaj gniazduje. Dlatego też rezerwat jest wpisany na listę konwencji ramsarskiej. Występuje tu wielu rzadkich i zagrożonych gatunków ptaków, z czego 16 gatunków jest wpisanych do Czerwonej księgi gatunków zagrożonych (IUCN).
Żyją tu m.in. pelikan kędzierzawy, żuraw biały, bielik, mewa śmieszka, kormoran mały, szczudłak zwyczajny, szablodziób zwyczajny, bernikla rdzawoszyja, orzeł przedni, orzeł stepowy, sokół wędrowny, kulon zwyczajny, drop zwyczajny.