长江天鹅洲白鳍豚国家级自然保护区有植物238种，隶属于64科168属。共有高等陆生脊椎动物231种。其中，鸟类14目33科201种，其中包括中国国家一级保护鸟类6种，二级保护鸟类17种；兽类6目8科13种，包括国家一级保护动物白暨豚和麋鹿，二级保护动物长江江豚；两栖类1目3科5种，爬行类2目6科12种；鱼类调查的最高记录曾达到77种，分属18科，其中鲤形目种占67.5%，是“四大家鱼”的天然种质资源库。故道水体共有浮游植物155种，浮游动物111种，底栖动物29种。 根据物种相对丰度的定义——相对丰度是指该区域的物种数量占所属行政省区的物种数量的比例。湖北省约有种子植物3700种左右；陆生脊椎动物562种左右，鱼类76种，脊椎动物共计738种。据此可以粗略的估算出天鹅洲动植物资源的相对物种丰度。高等植物的相对丰度比较低，仅约占全省植物种类的6.4%，按标准规定属于“相对较低”的水平；动物种类约占全省脊椎动物的41.7%，属于“相对较高”的水平。
天鹅洲白鳍豚国家级自然保护区位于江汉平原南缘，由于地势低平，水流的摆动和冲刷，长江在荆江河道形成“九曲回肠”的独特景观，后经自然或人工裁弯取直留下了众多的故道(牛轭湖)。天鹅洲故道是1972年自然截弯取直而成。故道呈新月形，环绕天鹅岛，天鹅岛呈椭圆形，东南侧在枯水期与小河镇相连，呈半岛型；汛期则完全被故道包围。1998年大洪水后，为了保护故道区人民的生命财产安全，在渔政站、春风闸一带修筑了平均高度达38.5米的围堤，之后又在此基础上加高1米，即现在的沙滩子大堤，仅有下口闸在汛期通过人为调控与长江相连。 天鹅洲湿地以故道水面为最低，山故道浅滩逐渐向江岸增高。平均海拔一般35米左右，最高点为38.44米，最低点32.91米，相对高差不大。一年一度的江水泛滥，加上洞庭湖的顶托，流速降低，泥沙淤积，形成大片的芦苇沼泽湿地。
天鹅洲白鳍豚国家级自然保护区属于亚热带季风气候。保护区内的年太阳辐射总量达106千卡/平方厘米，能充分满足植物光合作用的需要。全年日照总时数1844小时左石，夏季初秋日照多，月平均日照时数达215小时的有7个月（4-10月），全年平均每天日照5小时以上。最多“月日照”出现在7月，为318.8小时，最少“月日照”出现在12月，为25.7小时，年平均日照百分率为42%。 保护区年平均气温16.5℃左右，最热月7月份平均气温28.5℃左右，极端最高气温38.6℃左右；最冷月l月份平均气温3.5℃左右，极端最低气温-14.9℃，0℃以上活动积温达6000℃。每年的无霜期长达261天，超过石首市258天的平均数。冬季受强大的蒙古冷高压控制和影响，多偏北风，天气寒冷、干燥；夏季受太平洋副热带高压、印度洋热低压影响和控制，多偏南风，天气炎热；春季、初夏、晚秋，南北冷热空气经常在长江中下游一带汇合交锋，造成较多降水，常出现春雨、梅雨和秋雨。
保护区的年降水量达1200毫米以上，其中6月最多，达191毫米左右，1月最少，只有30毫米左右。年平均绝对湿度大17.4毫巴，年平均相对湿度为80%左右。历年3-8月均雨量都大于100毫米，4-10月的总雨量高达859.7毫米，占全年总雨量的74.5%。
保护区所在的石首市的灾害天气有：阵阴雨、寒潮、低温、大风、降雪、积雪、雹、雷、雾、霜、霜冻等13种，其中值得引起保护区足够重视的主要有旱、涝、风、冻等4种。
天鹅洲长江故道湿地自然保护区属典型的近代河流相冲积、洪积物堆积而成的洲滩平原，土壤形成的历史不长，成土母质以砂质粘土为主，发育的土壤为草甸土土类。根据80年代中国第二次土壤普查的分类方案，该地区只有一个土类（草甸土），一个来类（浅色草甸土），一个土属（河滩草甸土）。再根据沉积物砂泥含量比例的不同，续分为芦苇河砂泥土、荒地河砂土、荒地河砂泥土等土种，其中又以生长草甸植被为主的荒地河砂泥土为主要土种。从土壤普查家化样分析结果来看，土壤的理化性状较好，如荒地河砂泥土和荒地河砂土，质地适中（中壤土），层次明显，土体构型为A—B—C型，全剖面具有强石灰反应，PH值8.0左右，上下层差异不大，原因在于成土母质为富含碳酸钙的沉积物。这种沉积物在地势低平，土壤淋溶作用弱的情况下所形成的土壤都具有石灰反应强烈的物性。根据家化样分析，表土层（A层，厚度16cm左右）有机质含量1.62%—3.35%，全氮0.12%—0.19%，碱解氮56—132PPM，速效磷5.36—6.27PPM，速效钾127—147PPM，土壤容量1.4g/cm3，代换量20—30me/100g土。
长江天鹅洲白暨豚国家级自然保护区动物多样性
长江天鹅洲白暨豚国家级自然保护区得天独厚的地理气候条件为各种陆生、水生及水陆两栖动物提供了很好的栖息地。据统计，该区共有231种陆生脊椎动物。其中观察到的鸟类有14目33科201种，兽类6目8科13种，两栖类1目3科5种，爬行类3目6科12种；鱼类7目11科50种；底栖动物26种；浮游动物54种。 1997年，湖北省水产科学研究所根据天鹅洲的马蹄形，以洲为轴，设立了五个采样点，分别于5月、8月、12月三次采样。浮游动物通过三次采样，共检出浮游动物54种，其中原生动物的种类和数量最多，达到22种，轮虫18种，桡足类5种，枝角类9种，所占比例分别为40%、33.3%、9.3%、16.7%。原生动物以沙壳虫属为主，轮虫以多肢轮虫、臂尾轮虫较多，枝角类以秀体蚤较多，桡足类剑水蚤、猛水蚤、膘水蚤均有。
底栖动物经三次采集，共采集到底栖生物26种，其中寡毛类8种，水生昆虫4种，软体动物12种，其他动物1种。
鱼类1997年经调查统计，长江天鹅洲白暨豚国家级自然保护区1-9月的渔获量为87.4kg，分属7目11科50种，其中鲤科鱼类占30种，其中鳅科3种，攀鲈科4种，银鱼科、鮠科、鳢科各占2种，鲱科、鲶科、科、合鳃科各占1种
两栖类天鹅洲故道湿地自然保护区的两栖类共有1目、3科5种。在保护区内发现的5种两栖动物可以划分：二个生态类群，其中金线蛙和黑斑蛙以及泽陆蛙属于静水栖息型，其中后两种的数量很多，在保护区内长满蒿草的浅水地带(非故道)中，不断地可以听到它们的鸣声和岸上跳下水的声音；第二种生态类群是属于陆栖型的中华大瞻蜍、泽陆蛙和饰纹姬蛙。在保护区内地势稍高而长满芦苇的地带中，可以发现很多的泽陆蛙，在长满蒿草的浅水地带的陆上及居民点周围，几乎走几步就会发现一只瞻蜍，其密度很高。 爬行类天鹅湿故道湿地保护区的爬行动物有3目、6科、12种。3目分别为：龟鳖目、蜥蜴目、蛇目；6科别为：龟鳖目的淡水龟科（乌龟）和鳖科（鳖）、蜥蜴目的石龙子科（蝘蜓）和壁虎科（多疣壁虎）、蛇目的游蛇科（赤练蛇、王锦蛇、红点锦蛇、黑眉锦蛇、虎斑游蛇、滑鼠蛇、乌梢蛇）和蝰科（蝮蛇）。
兽类天鹅洲湿地麋鹿自然保护区有兽类6目8科13种，国家一级保护动物白鱀豚和麋鹿，二级保护动物长江江豚。
鸟类天鹅洲湿地麋鹿自然保护区有鸟类14目33科201种，其中包括国家一级保护鸟类6种，二级保护鸟类17种。
长江天鹅洲白暨豚国家级自然保护区植物多样性 浮游植物
1997年，湖北省水产科学研究所根据天鹅洲的马蹄形，以洲为轴，设立了五个采样点，分别于5月、8月、12月三次采样。经5月、8月、11月三次对保护区水域内的浮游植物进行监测，从采集中的水样共检出浮游植物7门106种，检出种类以8月份最多，达84种。各月份的优势门类：5月份为绿藻门、硅藻门；8月份为绿藻门、蓝藻门；11月份为硅藻门。从镜检结果看，绿藻门、蓝藻门种类的比例最高，甲藻门种类的比例最低，若把各门的藻类从少到多排列，其顺序为甲藻门<金藻门<黄藻门<裸藻门<硅藻门<蓝藻门<绿藻门。其中甲藻门检出3种，占2.8%；金藻门检出5种，占4.7%；黄藻门检出7种，占6.6%；裸藻门检出11种，占10.4%；硅藻门检出17种，占16.1%；蓝藻门检出31种，占29.2%；绿藻门检出32种，占30.2%。
湿地维管束植物
1997～1998年对长江故道天鹅洲白暨豚自然保护区水生和湿生植物资源和植被概况进行调查，调查范围主要为水域及岸边季节性淹水湿地。采集植物标本经分类鉴定，并参考有关文献材料，整理出自然保护区植物名录。计有高等植物30科，59属69种，其中苔藓植物1科，1属种，蕨类植物1科，1属1种。被子植物28科，57属67种。
根据各科所含的种数统计：种子植物含1种的科有13个，占所有种子植物科的46%，含2-4种的科有11种，占所有种子植物科的29.3%，含5种以上的科有4个，占总数的14.3%。最大的科为菊科，含有8种，其次有禾本科，含有7种，其占全部种数的21.7%。从属的统计看：含有1种的属有53个，占全部属的91.2%，毛莨属含有种数最多：4种，其次为眼子菜属含有3种，它们分别为湿生植物和水生植物的优势种属，其种数占总数11.95%。
(1)水杉林人工栽培林，有于固堤，主要分布于天鹅村段堤边，面积水大，呈条分布，喜湿润生境，与池杉林相互交错。(2)意杨林人工栽培林，在保护区内为主要的护堤林，在上口至中中段的右岸(保护区管理)(3)旱柳林人工栽培林，栽种于近水缘处，带状连续分布于目上河口村段堤坝，长度曾达4km，极耐水淹。(4)池杉林人工栽培林，条状间断分布于两岸近水缘处，与水杉林镶嵌分布，面积较小，亦耐水淹。草本湿地植被沉水植物 (1)竹叶眼子菜群落为本区水生植被绝对优势种，带状连续分布于河订离岸线约5-10m处，带宽5-10m不等。并在上口岸河口村浅滩处大面积分布，枯水期覆盖整个水面。群落组成较单一，有穗花狐藻、黑藻间杂其间。竹叶眼子菜难成本区的绝对优势种与天鹅洲长江故道水质清澈，营养贫乏，基底较硬有关。(2)穗花狐尾藻群落带关分布于竹叶眼子菜带之处，带宽可达15-20m，植物扎根较深，约3-4m，但主要占领上半层水体，层水体由苦草和金鱼藻占领。(3)黑藻 菹草群落带状分布于竹叶眼子菜内侧，水深较浅，约1-2m经常有许多水绵呈烟雾状分布于群落中，影响植物光合作用，是水体中一大害，应采取适当措施予以控制。(4)针蔺群落广泛分布于上口河口村段浅滩片，水深约1m，枯水期挺出水面，伴生种有小灯心草和水田碎米荠。
天鹅洲白鳍豚自然保护区，天鹅洲位于荆楚大地，人文历史悠久，灿烂的楚文化和三国的古战场在荆楚大地留下许多名胜古迹，如荆州的纪南城遗址、蒲圻的赤壁古战场等等。这里已经建有两个中国国家级濒危动物自然保护区，即天鹅洲白鳍豚自然保护区和麋鹿自然保护区。
天鹅洲故道东南距离东洞庭湖湿地候鸟自然保护区仅几十公里，由此向西逆江而上是全世界注目的生态热点三峡库区，不远可到达保康腊梅自然保护区和动植物宝库神农架自然保护区。
天鹅洲长江故道湿地集自然地理、珍稀动物以及自然湿地生态保护于一身，具有重要的科研、文化、生态及旅游价值。
