Atmosfere, riflessi, paesaggi meravigliosi, ma non solo: questo luogo regala emozioni anche per le sue peculiarità floristiche e vegetali e per la sorprendente fauna che lo abita. Situato al limite tra la regione peninsulare di clima mediterraneo e quella continentale, il Padule ospita contemporaneamente piante adattate a climi diversi; nella Paduletta di Ramone, ai margini del Bosco di Chiusi, sopravvivono ad esempio il Morso di rana (Hydrocharis morsus-ranae) e la Felce reale (Osmunda regalis), piante di clima caldo umido, e particolari muschi, chiamati sfagni (Sphagnum sp.), più propri di climi freddi del nord e discesi fin qui durante le ultime glaciazioni.
Soltanto nella Paduletta, ed in poche altre aree del cratere palustre, si trovano ancora discrete estensioni della Grande carice (Carex elata), chiamata localmente "sarello"; questa pianta di origine nordica si sviluppa in "gerbi" (formazioni cespitose) formati da più individui, che assumono l'aspetto caratteristico di isolotti circondati dall'acqua. Oggi purtroppo le grandi carici vengono spesso soppiantate da specie più resistenti come la Cannuccia di palude (Phragmites australis).
Dove gli immensi canneti lasciano spazio alle acque libere, troviamo i "lamineti", formati da piante con foglie galleggianti (come le grandi Ninfee gialle) che offrono uno degli ultimi rifugi a numerose specie altamente specializzate: l’Erba vescica (Utricularia australis), pianta carnivora flottante; il Ninfoide (Nymphoides peltata), dai bei fiori gialli; la strana Erba pesce o Salvinia (Salvinia natans), una piccola felce natante ormai rarissima in Toscana; e l'Erba scopina (Hottonia palustris), scoperta nell'area umida solo di recente.
Per quanto riguarda la fauna, il Padule riveste un ruolo fondamentale nelle rotte migratorie fra la costa tirrenica e l’interno; qui si possono osservare nel corso dell'anno oltre 200 specie di uccelli. L'area palustre offre quindi eccezionali spunti per gli appassionati di birdwatching e fotografia naturalistica, soprattutto durante il passo primaverile.
Particolare rilievo naturalistico assumono gli aironi che costituiscono qui una grande garzaia, cioè una vera e propria "città degli aironi" con migliaia di uccelli. Si tratta della colonia di nidificazione più importante dell'Italia centro-meridionale, sia per il numero delle coppie nidificanti (circa 1000) che per la presenza contemporanea di sette specie: la Nitticora, la Garzetta, la Sgarza ciuffetto, l’Airone guardabuoi, l’Airone Cenerino, l’Airone bianco maggiore e l’Airone rosso.
Fra i mammiferi, oltre all’invadente Nutria (Myocastor coypus), va ricordato per il suo interesse naturalistico e biogeografico il Topolino delle risaie (Micromys minutus), il più piccolo roditore europeo. Altrettanto ricca la microfauna, tra cui si contano oltre 1000 specie di Coleotteri: il Padule, in questo caso, funziona da area di rifugio per molte specie di palude legate ai climi freddi.
