
Các nghiên cứu đa dạng sinh học gần đây đã khẳng định tính đa dạng cao của khu hệ thực vật VQG Ba Bể, ghi nhận 1.268 loài thực vật bậc cao có mạch. Đáng chú ý là loài bị đe dọa toàn cầu ở mức nguy cấp (EN): nghiến (Burretiodendron Hsienmu) - tương đối phổ biến và gần như là loài ưu thế ở hồ Ba Bể, đây là loài phân bố hẹp ở các vùng đá vôi của Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc. Dạng rừng hỗn giao cây lá kim và cây lá rộng trên động Cát tơ đặc trưng bởi sự có mặt của nhiều loài hạt trần hiếm...
Về động vật, đã ghi nhận 553 loài động vật có xương sống gồm 81 loài thú, 332 loài chim, 48 loài bò sát lưỡng cư, 106 loài cá...Trong đó có nhiều loài được liệt kê trong Danh mục đỏ các loài bị đe dọa toàn cầu 2008 của Tổ chức Bảo tồn thiên nhiên quốc tế (IUCN) như Rái cá thường; Beo lửa; Dơi tai Miến Điện; Sóc bay lông chân; Cầy vằn Bắc; Voọc đen má trắng; Vạc hoa; Hồng hoàng; Diều cá đầu xám; Trăn đất...
Hồ Ba Bể nằm ở trung tâm VQG Ba Bể, có độ cao 150m so với mặt biển là một thủy vực liên tục với chiều dài tới 8km và chiều rộng tới 800m, có nhiều đảo đá vôi nhỏ. Độ sâu trung bình của hồ dao động từ 17 - 23m với chỗ sâu nhất lên tới 29m, có diện tích 450 ha. Ba Bể là hồ nước ngọt tự nhiên trên núi đá vôi có cơ chế hình thành độc đáo nhất thế giới, hồ trên núi đá vôi nhưng không bao giờ cạn nước. Hồ có tính đa dạng sinh học cao với 106 loài cá, trong đó có nhiều loài đặc hữu quý hiếm, nhiều loài có giá trị kinh tế cao, là nơi di trú của các loài chim nước. Đặc biệt từ năm 2007 đến nay, các nhà khoa học đã tìm thấy loài vạc hoa, một loài chim được coi là tuyệt chủng trên thế giới sau 25 năm. Nguồn lợi thủy sản của hồ Ba Bể là nguồn thu nhập chủ yếu cho cộng đồng dân cư sống xung quanh hồ.
Năm 2008, hồ Ba Bể được các quốc gia châu Á đưa vào danh sách 68 khu bảo tồn đất ngập nước nội địa, ven biển có giá trị đa dạng sinh học và môi trường quốc gia cũng như toàn cầu. Hồ Ba Bể là một trong năm vùng đất ngập nước có tầm quan trọng quốc tế được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 1479/QĐ-TTg ngày 13.10.2008 về việc Quy hoạch hệ thống khu bảo tồn đất ngập nước nội địa đến năm 2020. Việc điều tra, khảo sát, lập hồ sơ và đề nghị công nhận các khu bảo tồn đất ngập nước có tầm quan trọng quốc tế (Ramsar) là một nhiệm vụ chủ yếu được thể hiện tại Quyết định số 79/2007/QĐ-TTg ngày 31.5.2007 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt “Kế hoạch hành động quốc gia về Đa dạng sinh học đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 thực hiện Công ước Đa dạng sinh học và Nghị định thư Cartegana về an toàn sinh học”.
VQG Ba Bể đáp ứng 5 tiêu chí mà quốc tế đề ra để được công nhận là Ramsar:
Thứ nhất, một vùng đất ngập nước được cho là có tầm quan trọng quốc tế nếu nó chứa đựng một mẫu về sự độc đáo, hiếm và đại diện cho một kiểu đất ngập nước tự nhiên hoặc gần với tự nhiên có trong vùng địa lý sinh học đặc biệt.
Thứ hai, khu đất ngập nước được coi là có tầm quan trọng quốc tế nếu nó đóng vai trò hỗ trợ cho các hệ sinh thái đang bị đe dọa hoặc các loài có nguy cơ bị nguy hiểm hoặc cực kỳ nguy hiểm.
Thứ ba, khu đất ngập nước được coi là có tầm quan trọng quốc tế nếu nó đóng vai trò hỗ trợ cho các loài động vật, thực vật có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì sự đa dạng sinh học tại một khu sinh địa lý cụ thể.
Thư tư, khu đất ngập nước được coi là có tầm quan trọng nếu nó thường xuyên hỗ trợ 1% số lượng một loài hoặc phân loài chim nước.
Thứ năm, khu đất ngập nước được coi là có tầm quan trọng quốc tế nếu nó hỗ trợ một tỷ lệ đáng kể các loài, phân loài và các họ cá bản địa, các giai đoạn lịch sử trong vòng đời, sự tương tác giữa các loài hoặc số lượng mà có tính đại diện cho lợi ích của khu đất ngập nước hoặc các giá trị bằng cách ấy, đóng góp vào sự đa dạng sinh học của toàn cầu.
Được sự quan tâm của Chính phủ, Bộ TN - MT, UBND tỉnh Bắc Kạn, các tổ chức quốc tế và các nhà khoa học, tháng 1.2011, hồ sơ khoa học VQG Ba Bể được trình lên Ban Thư ký Công ước Ramsar. Ba Bể chính thức được công nhận là khu Ramsas thứ 1.938 của thế giới vào ngày 2.2.2011 và trở thành khu Ramsas thứ 3 của Việt Nam sau Xuân Thủy (Nam Định) vào năm 1988 và Bàu Sấu (Đồng Nai) vào năm 2005.
VQG Ba Bể được công nhận là khu Ramsar góp phần nâng cao vị thế và nỗ lực của Việt Nam trong việc thực hiện Công ước Ramsar, thể hiện sự cam kết của Chính phủ Việt Nam trong nỗ lực bảo tồn và sử dụng khôn khéo các vùng đất ngập nước. Bên cạnh đó cũng góp phần quảng bá những giá trị hình ảnh của VQG Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn đến với bạn bè quốc tế. Danh hiệu Ramsar Ba Bể là niềm tự hào của Việt Nam nói chung và tỉnh Bắc Kạn nói riêng, nhưng đồng thời cũng gắn thêm trách nhiệm của địa phương trong việc bảo tồn, phát huy và gìn giữ các giá trị quý báu của vùng đất ngập nước quan trọng này.