保护区内生长以滇石栎、包石栎、滇青冈为主要林木的半湿润常绿阔叶林和云南松林，其森林覆盖率为91%，是楚雄市的重要水源林区。据调查，紫溪山自然保护区内有高等植物202种，隶属于65个科，其中药用植物49科，76种；珍稀植物有百年生的云南茶花28株，以及零星分布的滇藏木莲、三尖杉、香果树、银杏、桂花、白玉兰、香樟、木姜子、云南含笑及杜鹃多种，还盛产松茸、鸡枞等名贵食用菌。在莽莽丛林中，有很多动物生活于其间，据统计，动物的种类至少有107种，其中列为国有一级保护动物的有黑颈长尾雉、绿孔雀，列为二级保护的动物有白鹇、小熊猫、蟒蛇等。

紫溪山曾一度是滇中的有名佛教圣地，山间古刹林立，历代都有一些名士高僧在此修行。一方摩崖石刻《护法明公德运碑》，成为云南历史的重要资料。紫溪山盛产茶花，据当代植物学家考证，至少在1000年以前，山间就有人工种植的茶花，现存留下来的一株“童子面”，一树能开两色花，先开红花，后开白花，已成为茶花的奇观，是目前国内已知人工栽培最早的茶花。紫溪山茶花不但树龄早，而且品种之多，花色之全，在滇中首屈一指。民间有“云南茶花甲天下，紫溪茶花甲云南”之说，当不是谬许。