В северной половине Поволжского участка на надпойменной террасе в результате многовекового использования территории человеком и периодических лесных пожаров сформировались преимущественно сосновые леса. По склону надпойменной террасы Волги тянется полоса высоковозрастного хвойно-широколиственного леса – бора дубового с участием ели. В древостое в верхней части склона преобладает сосна, в нижней – дуб. Местами имеется примесь березы повислой, осины, липы мелколистной, вяза гладкого, в основании склона встречается ольха чёрная. Южная часть представлена пойменной растительностью: луговые влажнотравные растения, ивняки, заболоченные понижения с черноольховыми и осиновыми лесами, на повышенных участках центральной поймы встречаются отдельные могучие дубы и участки дубрав, леса с преобладанием в древостое ветлы, ясеня, вяза, липы. На пойме Волги – яблони с разнообразных сортов.
Из редких видов растений, занесённых в Красную книгу Нижегородской области, произрастают ковыль перистый (единственное в Нижегородском Заволжье место), колокольчик волжский, пустынница высокая, ракитник Цингера, в старичных водоёмах – водный папоротник сальвиния плавающая, гроздовник полулунный и мытник Кауфмана.
Из насекомоядных обычны бурозубки и водяная кутора, встречается обыкновенный еж, обыкновенный крот. В озёрах водятся полуводные грызуны – бобр, ондатра и водяная полёвка, европейская рыжая полёвка, малая лесная мышь, желтогорлая мышь, полёвка-экономка. Обычен заяц-беляк. Из хищных млекопитающих: ласка, горностай, черный хорь, американская норка, лесная куница, барсук, лиса, волк. Территория служит местообитанием лося и кабана. Большое разнообразие водоплавающих и околоводных видов птиц: серая цапля, речные утки, орлан-белохвост, болотный лунь, перевозчик, черныш, бекас, малый зуек и кулик-сорока, черная крачка. На песчаных берегах и островах Волги расположены колонии речной и малой крачек. В лесных фитоценозах встречаются ястребы тетеревятник и перепелятник, канюк, обыкновенный осоед, рябчик, тетерев, глухарь, вальдшнеп, вяхирь, черный стриж, обыкновенная кукушка, европейский козодой, длиннохвостая неясыть, дятлы желна, большой пестрый и белоспинный, лесной конёк, ворон, сойка, желтоголовый королек, славки садовая и черноголовая, пеночки весничка, теньковка, трещётка, зелёная пересмешка, мухоловки серая, малая и пеструшка, дрозды деряба, певчий, черный и белобровик, зарянка, обыкновенная горихвостка, длиннохвостая синица, большая синица, буроголовая гаичка, хохлатая синица, обыкновенная пищуха, обыкновенный поползень, зяблик. На боровых пустырях гнездятся удод, лесной жаворонок, серый сорокопут. Пойменные луга служат местообитаниями птиц луго-полевого комплекса, таких как коростель, желтая трясогузка, луговой чекан, обыкновенная овсянка.
Здесь обитает 27 видов животных, занесённых в Красную книгу Нижегородской области, в том числе 12 видов птиц и 15 видов насекомых. Среди них 7 видов, занесённых в Красную книгу России: змееяд, подорлик большой, орлан-белохвост, кулик-сорока, крачка малая, восковик-отшельник, навозник весенний, аполлон. Для навозника весеннего и энеиды степной – Поволжский участок единственное местообитание в Нижегородской области, отмеченное в последние десятилетия. Для муравья пятнистого и голубянки Орион – одно из двух современных мест обитания в регионе.