حیات وحش
یک‌هشتم گونه‌های گیاهی، یک‌سوم گونه‌های پرندگان و بیش از ۵۰ درصد از گونه‌های پستانداران کشور در این پارک زندگی می‌کنند.
۶۹ گونه پستاندار وابسته به ۶ راسته، ۲۱ خانواده و ۵۰ سرده در پارک ملی گلستان شناسایی شده‌است. پلنگ و خرس قهوه‌ای از گوشت‌خواران بزرگ پارک ملی هستند. سمور جنگلی از گوشتخوارانی است که احتمالاً فقط در پارک ملی گلستان زندگی می‌کند و بر ارزش ژنتیکی پارک افزوده‌است. دیگر پستانداران مهم ساکن این جنگل شامل مرال، شوکا، گراز، گربه جنگلی، تشی، آهوی ایرانی، گوسفند وحشی (قوچ و میش)، گرگ، روباه، روباه ترکمنی و بز کوهی (کل و بز) می‌شود. از راسته خفاش‌ها تاکنون ۱۸ گونه در این پارک شناسایی شده‌است.
این منطقه از بهترین زیست‌گاه‌های گوسفند وحشی اوریال بزرگترین و قدیمی‌ترین زیرگونهٔ گوسفند وحشی ایران است و یکی از خالص‌ترین جمعیت‌های قوچ و میش اوریال را در خود جای داده‌است. جمعیت این حیوان در جنگل گلستان در دهه ۱۳۵۰ حدود ۱۵۰ هزار رأس برآورد شده‌بود که معادل نزدیک به سه‌چهارم کل جمعیت گوسفندان وحشی اوریال دنیا می‌شد.
۱۴۹ گونه پرنده متعلق به ۱۵ راسته، ۴۲ تیره و ۸۹ سرده در پارک ملی گلستان شناسایی شده‌است که از این تعداد پرنده ۴۸ نوع در فصل بهار و تابستان در منطقه مشاهده می‌شود و ۶۲ گونه بومی پارک ملی هستند. مهمترین این پرندگان شامل قرقاول، کبک، تیهو، جغد خال‌دار، زنگوله‌بال، کوکر سینه سیاه، ابیا، بلدرچین، قرقی، دلیجه، سارگپه پابلند، سارگپه، عقاب دوبرار، دال سیاه، دال، عقاب دریایی دم‌سفید، بالابان، هما، دارکوب سیاه، بلبل، توکای باغی، سهره‌ها، زردپره‌ها، مگس‌گیرها، زنبورک‌ها و دم‌سرخ‌ها می‌شوند.
گیاهان اصلی پارک بدلیل وجود اقلیم‌های مختلف متنوع است. مهمترین گونه‌های گیاهی شامل بلوط، بلند مازو، ممرز، انجیلی، افرا، نمدار، خرمندی (از خانوادهٔ آبنوس)، زبان گنجشک، پلت، شیردار، کرکو، آزاد، اوری، توسکا، شیردار، بارانک، انجیر، توت، ملچ، داغداغان، ازگیل، ولیک، زالزالک، سیاه تلو، گوجه وحشی، شیر خشت، گردو، تمشک، انار وحشی، گلابی وحشی، زرشک، تاغ، گز، پرند، کاروان‌کش، کلاه میرحسن، گون، چوبک، درمنه، خار شتر و ارس می‌شود.
از مجموع جانوران موجود در این جنگل ۱۹ گونه در خطر انقراض است که هما، بالابان، گیلان‌شاه خال‌دار و روباه ترکمنی از جمله آن‌هاست. مرال، شوکا، کل و بز، و قوچ و میش هم از جمله گونه‌هایی اند که بیشتر مورد شکار غیرمجاز قرار می‌گیرند.
