Carvalhais
Os bosques de carvalho-negral Quercus pyrenaica são um dos principais tipos de vegetação arbórea autóctone que ocorre no Parque Natural de Montesinho fazendo parte de um contínuo que se prolonga para Sul, até à Serra da Nogueira. Devido à sua extensão, continuidade e estado de conservação são considerados dos mais importantes bosques de carvalho-negral da Europa, podendo-se observar belíssimos exemplos destes ecossistemas, sobretudo, na zona central do Parque.

Os carvalhais têm uma notável importância na conservação da flora albergando uma grande diversidade de espécies tanto no seu interior, como nas orlas e clareiras. Aqui ocorrem plantas raras em Portugal como a violeta-hirta Viola hirta, a Arabis glabra, a Corydalis cava ssp. cava e a Centaurea triumfetti ssp. lingulata e outras mais comuns como o vistoso martagão Lilium martagon, o dente-de-cão Erythronium denscanis e o gerânio-sanguíneo Geranium sanguineum.

Quanto aos macrofungos, estudos recentes revelaram que os carvalhais da área do Parque podem ser um reduto importante para a conservação de inúmeras espécies que se encontram em perigo de desaparecimento noutros países da Europa. No vasto elenco de fungos que imprime um colorido especial aos solos dos carvalhais, a presença de amanita-dos-césares Amanita caesarea, ramárias Ramaria sp. e Boletus regius é indicativa da elevada qualidade ambiental destes bosques e da sua grande importância na salvaguarda destas comunidades.

Estes bosques são também biótopos de grande riqueza específica animal, podendo-se encontrar aqui uma parte muito significativa dos mamíferos, aves, répteis e anfíbios que ocorrem no Parque. Encerram territórios de caça por excelência de aves de rapina como o açor Accipiter gentilis e o gavião Accipiter nisus e locais privilegiados de refúgio para pequenos carnívoros como o gato-bravo Felis silvestris ou a marta Martes martes, cuja sobrevivência depende em grande parte da manutenção destes ecossistemas. Muitas outras espécies como o esquilo Sciurus vulgaris, o texugo Meles meles, o javali Sus scrofa, o corço Capreolus capreolus, a víbora-cornuda Vipera latastei ou o tritão-marmorado Triturus marmoratus utilizam também regularmente os carvalhais como espaços de abrigo, reprodução ou alimentação.

Sardoais
Os bosques de azinheira Quercus rotundifolia, regionalmente conhecidos por sardoais ou carrascais, ocorrem nas áreas menos elevadas do Parque Natural de Montesinho, ao longo de encostas declivosas e soalheiras. Com o aumento da altitude, os sardoais refugiam-se em esporões rochosos cedendo, progressivamente, as encostas mais ricas em solo aos bosques de carvalho-negral. Ao longo de grande parte dos vales encaixados dos rios e ribeiras que percorrem o Parque, encontram-se interessantes exemplos deste tipo de bosque autóctone, em grandes manchas contínuas ou de forma mais fragmentada inseridos numa matriz de medronhal, giestal ou esteval.

Associados aos sardoais, surgem diversas plantas e macrofungos adaptados às condições de secura próprias destes locais, alguns com enorme relevância em termos de conservação da Natureza. A gilbardeira Ruscus aculeatus, o jasmim-dos-montes Jasminum fruticans, a cássia-branca Osyris alba, a rosa-de-lobo Paeonia broteri e o cadorno Phillyrea angustifolia são exemplos de plantas raras ou pouco comuns que ocorrem nestes bosques. Entre os macrofungos é possível encontrar espécies como o fungo-de-sapo Lycoperdon perlatum, a estrela-de-terra-higrométrica Astraeus hygrometricus, o cortinário-verde Cortinarius ionochlorus e a torrendia-elicada Torrendia pulchella, algumas consideradas das mais ameaçadas da Europa.

Os sardoais, tal como outros bosques climácicos que ocorrem no Parque, são ecossistemas habitualmente pouco perturbados pelo Homem proporcionando no seu interior refúgio para inúmeras espécies animais, em particular as mais sensíveis à actividade humana. O açor Accipiter gentilis, o gavião Accipiter nisus, o gato-bravo Felis silvestris, a marta Martes martes, o esquilo Sciurus vulgaris, o texugo Meles meles e o corço Capreolus capreolus, são alguns dos animais que elegem estes bosques como importantes locais de abrigo, reprodução ou alimentação.

Matos
Os urzais, estevais e giestais, vulgarmente apelidados de matos, ocupam amplos territórios do Parque Natural de Montesinho colonizando solos abandonados pela agricultura, orlas de bosques ou terrenos outrora ocupados por um bosque autóctone.
Nas cotas mais elevadas, os solos degradados são dominados pela urze-vermelha Erica australis ssp. aragonensis cuja floração, por volta do mês de Abril, imprime à paisagem um colorido característico. Nas cotas mais baixas estes urzais são substituídos por estevais onde, para além da esteva Cistus ladanifer, surge também a arçã Lavandula stoechas ssp. sampaiana e a bela-luz Thymus mastichina ssp. mastichina. Nos solos menos erodidos e mais profundos imperam giestas de flor amarela - Cytisus scoparius e C. striatus – ou a giesta-de-flor-branca C. multiflorus.
 
Os urzais higrófilos dominados pela margariça Erica tetralix e Genista anglica, e as comunidades de caldoneira Echinospartum ibericum, destacam-se pela sua importância em termos de conservação. Enquanto os primeiros ocorrem sobre solos encharcados, as comunidades de caldoneira são próprias de locais ventosos e com solos esqueléticos. Ambos os tipos são raros na região e somente podem ser encontrados nas áreas mais elevadas do Parque, dispostos em mosaico com outras formações vegetais.

Os matos, e particularmente os que ocorrem a maiores altitudes, são biótopos de extrema importância para diversas espécies da fauna selvagem. Muitas delas apresentam um elevado valor conservacionista e encontram nestes territórios as suas áreas preferenciais de ocorrência. Entre os mamíferos, são de realçar o lobo-ibérico Canis lupus signatus e o veado Cervus elaphus. A águia-real Aquila chrysaetos, o tartaranhão-azulado Circus cyaneus, o picanço-de-dorso-vermelho Lanius collurio, o bufo-real Bubo bubo, a sombria Emberiza hortulana, o falcão-peregrino Falco peregrinus, o tartaranhão-caçador Circus pygargus e o melro-das-rochas Monticola saxatilis são algumas das aves que podem ser avistadas sobre as manchas de matos ou nas zonas rochosas adjacentes. Também por aqui habitam e se alimentam muitos répteis como a víbora-cornuda Vipera latastei e a cobra-lisa-austríaca Coronella austriaca.

Vegetação ultrabásica
No Parque Natural de Montesinho ocorre um tipo de afloramento rochoso muito raro em Portugal e cujas características condicionam fortemente a existência das plantas. Tratam-se de rochas ultrabásicas, sobretudo serpentinitos, que originam solos muito selectivos, com altos níveis de magnésio, baixa disponibilidade de azoto, potássio e fósforo, e elevada toxicidade imposta pela presença de metais pesados como o níquel e o crómio.

A adaptação a tais condições extremas resultou no aparecimento de comunidades vegetais ricas em endemismos, com um elenco de relíquias botânicas algumas, em todo o mundo, unicamente observáveis nesta região. A arméria Armeria eriophylla, a vulnerária Anthyllis sampaiana e a gramínea Avenula pratensis ssp. lusitanica são plantas-relíquia exclusivas das rochas ultrabásicas transmontanas. A santolina Santolina semidentata, a avenca-negra Asplenium adiantum-nigrum ssp. corunnense, o feto Notholaena marantae ssp. marantae e a erva-cabreira Astragalus incanus ssp. nummularioides são exemplos de “preciosidades” serpentinícolas que, em Portugal, apenas podem ser encontradas sobre as rochas ultrabásicas do Nordeste de Trás-os-Montes. Também são típicas destes ambientes a cravina Dianthus laricifolius ssp. marizii, a violeta-de-pastor Linaria aeruginea e a salgadeira Alyssum serpyllifolium, esta última considerada como o mais fiável bioindicador das rochas ultrabásicas do Nordeste Transmontano.

Muitas destas espécies são favorecidas pela erosão associada às práticas tradicionais agro-pastoris. Com a redução do pastoreio e o aumento dos períodos de recorrência do fogo, os solos tendem a evoluir e deixam de persistir as condições ideais para a ocorrência das comunidades de maior riqueza florística. Porém, a principal ameaça à existência destas espécies, é a destruição do seu habitat através da construção de infra-estruturas (estradas, habitações, etc) e deposição de materiais inertes. A conservação destas relíquias botânicas depende, portanto, da existência das características singulares dos solos ultrabásicos, quer evitando a sua destruição física quer mantendo as práticas tradicionais de pastoreio.

Lameiros
Os lameiros, também designados por prados ou pastagens de montanha, encontram-se associados a grande parte das zonas ribeirinhas que percorrem o Parque Natural de Montesinho. Estes prados permanentes mantidos pelo Homem, que os explora para produção de feno e pastoreio de gado bovino, constituem um biótopo quase exclusivo das terras altas do Norte do País. A sua existência depende da aplicação de hábeis técnicas culturais que provém de um saber tradicional secular e, em cuja base está um engenhoso sistema de rega - a “rega de lima”- que utiliza a força da gravidade para conduzir a água proveniente dos cursos de água ou de nascentes.

Os lameiros são também territórios de grande riqueza e complexidade florística e faunística. É possível encontrar lameiros com mais de quarenta espécies de plantas, incluindo diversos endemismos e plantas com elevado estatuto de protecção. A par com gramíneas e trevos, surgem orquídeas como a erva-língua Serapias lingua e o satirião-real Dactilorrhyza maculata, a rara Paradisea lusitanica, a Ajuga pyramidalis ssp. meonantha e o tomilho Thymus pulegioides.
Diversos roedores e insectívoros como o rato-cego Microtus lusitanicus e o rato-dos-lameiros Arvicola terrestris fazem dos lameiros os seus habitats preferenciais. Esta última espécie, em Portugal, apenas é conhecida nos lameiros de altitude do Parque. A petinha-ribeirinha Anthus spinoletta, a cegonha-negra Ciconia nigra, os tartaranhões Circus cyaneus e Circus pygargus ou o lagarto-de-água Lacerta schreiberi, espécies animais de relevância conservacionista, também são utilizadores frequentes destes prados.

Nos últimos tempos, muitos lameiros têm desaparecido, sobretudo os mais distanciados das povoações, devido ao seu abandono ou ocupação com novas culturas. A diminuição da riqueza e variabilidade paisagística, o desaparecimento de um séquito de preciosidades botânicas e o empobrecimento de um valioso património biogenético, poderão ser apontados como alguns dos reflexos desta situação.

Soutos
Os soutos de castanheiros Castanea sativa representam a maioria dos terrenos agrícolas que, no Parque Natural de Montesinho, se encontram ocupados com culturas perenes. Ocupam vastos territórios da região e a sua importância é tal que se torna difícil imaginar a vida nestas paragens sem a existência destas frondosas árvores.
A plantação de castanheiros tem como principal objectivo a produção de castanha que representa um importante complemento da economia familiar. Durante muito tempo a castanha foi um recurso alimentar de primeira qualidade, conservada e consumida durante todo o ano. A introdução de novas culturas (batata, milho, ...) e a prática de novos hábitos alimentares, relegaram este delicioso fruto para segundo plano.

Embora a susceptibilidade do castanheiro a pragas e doenças ensombre a existência de muitos soutos, os majestosos castanheiros que ainda abundam na área do Parque são testemunhos vivos da história secular da região e jóias valiosas do património natural. Esta importância é acentuada pela ocorrência de diversas espécies de aves e mamíferos como o rabirruivo-de-testa-branca Phoenicurus phoenicurus, que habita exclusivamente nestes ecossistemas, o pardal-francês Petronia petronia, a coruja-do-mato Strix aluco, a fuinha Martes foina e a geneta Genetta genetta que procuram os castanheiros velhos, de grande porte, com óptimos locais de poiso e numerosas cavidades naturais para se refugiarem ou reproduzirem.
Também diversas espécies de fungos, líquenes, musgos e plantas vasculares encontram nos velhos troncos dos castanheiros ou no chão dos soutos, um dos seus habitats preferenciais. A língua-de-vaca Fistulina hepatica, a armilária-cor-de-mel Armillaria mellea, o mata-moscas Amanita muscaria e o míscaro Boletus edulis, são exemplos de macrofungos que podem ser observados nestes locais.

Ecossistemas ribeirinhos
Os ecossistemas ribeirinhos são elementos fundamentais da paisagem do Parque Natural de Montesinho e dos mais importantes em termos de conservação da flora e fauna albergando uma enorme diversidade de espécies, algumas das quais de elevado valor e cuja existência está inteiramente dependente destes biótopos.
Embora aparentemente semelhantes, os ecossistemas ribeirinhos apresentam grande variabilidade que se manifesta pela vegetação que ocorre junto dos rios e ribeiras. Ao longo das linhas de água permanentes, pouco turbulentas e com margens estabilizadas, o dossel arbóreo é dominado por amieiros Alnus glutinosa, freixos Fraxinus angustifolia e choupos-negros Populus nigra. Os salgueirais de borrazeira-branca Salix salviifolia, por outro lado, preferem as condições oferecidas por cursos de água temporários com margens instáveis, águas rápidas e turbulentas.

Sob o coberto arbóreo, a beneficiar da frescura e humidade ribeirinhas, surge um vasto elenco de plantas onde se incluem diversos fetos, ranúnculus Ranunculus sp. e inúmeras arbustivas como a cerejeira-brava Prunus avium, o sanguinho-de-água Frangula alnus, o pilriteiro Crataegus monogyna, a aveleira Corylus avellana e, menos frequentemente, a tramazeira Sorbus aucuparia. Diversas plantas raras e com elevado valor de conservação podem ser encontradas em alguns recantos destes ambientes húmidos e sombrios como o azevinho Ilex aquifolium, a Luzula sylvatica ssp. henriquesii, a Veronica micrantha ou a Clematis campaniflora.

Entre as espécies animais associadas aos cursos de água destacam-se a toupeira-de-água Galemys pyrenaicus, a lontra Lutra lutra, o arminho Mustela erminea, a cegonha-preta Ciconia nigra, a petinha-ribeirinha Anthus spinoletta, o dom-fafe Pyrrhula pyrrhula, o melro-de-água Cinclus cinclus, o lagarto-de-água Lacerta schreiberi e a rã-ibérica Rana iberica. Dos peixes, para além da truta-de-rio Salmo trutta que caracteriza por excelência muitos dos rios e ribeiras desta região, merecem referência pelo seu valor conservacionista a panjorca Chondrostoma arcasii, o bordalo Squalius alburnoides e o verdemã-do-norte Cobitis calderoni. O mexilhão-de-rio Margaritifera margaritifera, presente nalguns rios do Parque, possui aqui as suas melhores populações nacionais.

Diversos outros animais como o lobo-ibérico Canis lupus signatus, o gato-bravo Felis silvestris, a marta Martes martes, o corço Capreolus capreolus e a víbora-cornuda Vipera latastei frequentam regularmente as áreas ribeirinhas encontrando aqui importantes locais de refúgio, de alimentação ou de reprodução. Várias espécies de morcegos, algumas delas muito ameaçadas, usam estes meios como territórios preferenciais de caça.