Государственный природный заказник занимает древнюю озерную котловину, большая часть которой сейчас превратилась в болото и заполнена торфом, а на днище лежит остаточное Сондугское озеро, одно из немногих в восточной половине области.
Леса в границах государственного природного заказника относятся к защитным лесам, имеющим научное или историческое значение.
Основная часть государственного природного заказника покрыта лесами с преобладанием сосновых лесов. Местами сохранились леса 180-летнего возраста, в которых не проводились концентрированные сплошнолесосечные вырубки. Преобладают заболоченные типы леса: багульниковые, вейнико-сфагновые, травяно-сфагновые и сфагновые.
Верховые болота государственного природного заказника богаты клюквой, характерны болотца с белокрыльником.
Во флоре государственного природного заказника имеется 90 видов высших растений, включая 4 вида орхидных, занесенных в Красную книгу области: башмачок настоящий, башмачок пятнистый, ладьян трехнадрезанный и пальчатокоренник Траунштейнера.
Фауна в государственном природном заказнике и его окрестностях разнообразна и в незначительной степени подвержена антропогенной трансформации. В озере Сондугском и реках преобладают широко распространенные рыбы: щука, окунь, ерш, налим, плотва, язь, карась золотой. Из земноводных часто встречаются травяная и остромордая лягушки, значительно реже - серая жаба и обыкновенный тритон, живородящая ящерица.
Зарегистрировано более 100 видов птиц. Преобладающей группировкой являются типичные таежные виды, в том числе рябчик, глухарь, снегирь, клест-еловик, встречаются длиннохвостая неясыть, кедровка. Из видов, занесенных в Красную книгу области, на болотах селятся журавль серый, куропатка белая, кроншнепы большой и средний. В лесах встречается ястребиная сова. Зарегистрировано 9 видов птиц, занесенных в Красную книгу Российской Федерации: пискулька, скопа, орлан-белохвост, подорлик большой, сапсан, кречет, куропатка белая, кроншнеп большой, филин.
В пределах государственного природного заказника обитает 29 видов млекопитающих, в том числе крупные лесные виды - рысь, медведь, волк, лось, встречаются выдра, барсук. Из редких видов отмечаются норка европейская, лемминг лесной.