Lo anterior origina que posea una gran variedad de climas y microclimas propios del lugar.
Estos ríos alimentados de las numerosas corrientes que se originan en el volcán, llegan a tener caudales considerables aún en las más intensas y prolongadas sequías.
Las temperaturas menores a 0 °C que se registran en los meses más fríos, son frecuentes en las altitudes superiores a los 3200 m s. n. m. y predominan en los 4300 m s. n. m. Lo anterior provoca que en este último punto se pueda apreciar la presencia de los glaciares.
En el estrato herbáceo únicamente se observan Lupinus montanus, Agrostis tolucensis y Mulhenbergia como especies dominantes.
El bosque de oyamel, si bien está poco presente en el parque, se le puede ubicar en las zonas que comprenden las partes bajas, como las barrancas y laderas; donde se le puede encontrarse principalmente es en las Barrancas de Jamapa y zona sur en laderas cercanas a la Sierra Negra vista hacia el valle de Puebla, en donde habitan especies como Abies religiosa y Abies hickelii.
En el parque se encuentran especies como el lince rojo, el zorrillo, el zorro gris, el coyote (la subespecie mexicana, Canis latrans cagottis), el venado cola blanca, el agar y el tlacuache.