W morzu rośną hydrofity i hydrogeofity – rupia morska oraz gatunki z rodzaju jezierza, rdestnica i zostera.
Fauna thumb|left|Krytycznie zagrożona czajka towarzyska sfotografowana w Kazachstanie (2008) Rezerwat Hazarski wraz z terenami przyległymi zamieszkuje 55 gatunków ryb, 2 gatunki płazów, 37 gatunków gadów, 302 gatunki ptaków i 46 gatunków ssaków. 40 gatunków kręgowców jest wymienionych w Czerwonej Księdze Turkmenistanu z 2011 roku. Są to m.in.: minóg kaspijski, szyp, siewruga, bieługa, jesiotr rosyjski, pelikan różowy, pelikan kędzierzawy, bernikla rdzawoszyja, gęś mała, sterniczka, podgorzałka, hubara arabska, hiena pręgowana, karakal, kot pustynny i nerpa kaspijska. Chronionymi gatunkami owadów są , Epallage fatime, oraz .
Rezerwat najbardziej znany jest jako miejsce postoju oraz zimowania ptaków migrujących. Przez jego obszar przebiegają trasy dwóch szlaków migracyjnych – afro-eurazjatyckiego oraz części szlaku środkowoazjatycko-indyjskiego. Szacuje się, że wzdłuż wschodniego wybrzeża Morza Kaspijskiego w XX wieku przelatywało ok. 5–8 mln osobników ptaków wodnych, a w Zatoce Turkmenbaszy zimowało do 800 tys. ptaków, co czyni Rezerwat Hazarski największym obszarem zimowania dla ptactwa wodnego, którego tereny lęgowe znajdują się w zachodniej Syberii, Kazachstanie oraz innych regionach Azji Środkowej.