Заповідник є місцем збереження 11 видів безхребетних, занесених до Червоної книги Російської Федерації (2017): дозорщик-король, дибка степова, красотіл великий зелений, жук-олень, пустельник звичайний, бронзування гладка, златка дубова, вусач альпійський, аполлон, джміль степовий, джміль вірменський.
Це пліоценові степові (гвоздика голчаста, істод сибірський, клаусія сонцелюбна, ялівець козацький, вівець пустельний, сонцеквіти жигулівський і монетолистний, шарівниця крапчаста) і лісові релікти (вітерниця алтайська, володушка золотиста, короставник татарський, блакитник трилопатевий, медунка м'яка), …
Через відсутність води в самих горах, фауна Жигулівських гір бідна. Все налічується близько 40 видів ссавців, серед яких переважають гризуни (29 видів), хижаків 8, зайцеподібних – 1. Найчастіше тут можна зустріти зайця біляка, куницю, лося, косулю, борсука, тетерука.
У Жигулівському заповіднику охороняють унікальні екосистеми Жигулівських гір і лісостепових комплексів Середнього Поволжя, реліктові та ендемічні рослини, а також звірів і птахів, що мешкають на цій території. Примітно, що з 2007 року лісостепові ландшафти у закруті Волги мають статус біосферного резервату ЮНЕСКО.