A ONU declarou 2010 o Ano Internacional da Biodiversidade e não há nenhum lugar no mundo com uma biodiversidade maior que a Amazônia.
As florestas húmidas tropicais são as mais ricas em espécies e biomas e as florestas tropicais das Américas são consistentemente mais ricas do que as florestas úmidas da África e da Ásia. A Amazônia é a maior extensão de floresta tropical das Américas e portanto do mundo. Nela está presente o maior número de plantas e animais do planeta. Uma em cada dez espécies conhecidas no mundo vivem na Amazônia.
A região abriga cerca de 2,5 milhões de espécies de insetos, dezenas de milhares de plantas e cerca de 2.000 aves e mamíferos. Até à data, pelo menos 40.000 espécies de plantas, 3.000 peixes, 1.294 pássaros, 427 mamíferos, 428 de anfíbios e 378 répteis foram cientificamente classificados na região. Uma em cada cinco de todas as aves do mundo vivem nas florestas tropicais da Amazônia. Os cientistas descreveram entre 96.660 e 128.843 espécies de invertebrados, só no Brasil.
A diversidade de espécies vegetais é a mais alta na Terra, com alguns especialistas estimando que um quilômetro quadrado pode conter mais de 75.000 tipos de árvores e 150.000 espécies de plantas superiores. Um quilômetro quadrado da floresta amazônica pode conter cerca de 90.790 toneladas de plantas vivas. Até à data, cerca de 438.000 espécies de plantas de interesse econômico e social foram registradas na região, com muitas ainda a serem descobertas ou catalogadas.
A superfície verde da floresta varia cerca de 25% como resultado de mudanças sazonais. Estas alterações constituem no balanço de carbono entre a fotossíntese e a respiração.
A floresta contém várias espécies que podem representar algum perigo. Entre os maiores predadores estão as criaturas o Jaguar e a Anaconda. No rio, enguias elétricas podem produzir um choque elétrico que deixa a vítima atordoada ou pode até matar, enquanto as piranhas são conhecidos por morder e ferir. Varias espéciesde sapos liberam toxinas atraves da sua pele. Há também numerosos parasitas e vetores de doenças como Malária, febre amarela e Dengue. Os morcegos vampiros que habitam a floresta podem espalhar o virus da raiva.