En este área protegida donde dominan los bosques xerófilos y, según el distrito, sábanas y pastizales, puede apreciarse una flora adaptada a las particulares condiciones ambientales de sequedad y erosión constante, siendo un claro ejemplo de este grupo la Chicha, un pequeño árbol endémico de Cuyo, de crecimiento lento y madera muy dura.
Jarilla, garabato, brea, tunas, cardoncitos, puquis, haguares, claveles del aire, constituyen el muestrario arbustivo del Parque Nacional Sierra de las Quijadas; el cual también exhibe especies propias del entorno chaqueño, entre las que predominan el quebracho blanco, el algarrobo y el espinillo.
Bosquecillos de chañar y plantas halófitas en la llanura de inundación creada por el río Desaguadero hacia el oeste, completan la existencia florística del parque que, hacia el sur, va perdiendo diversidad.
En modo similar a la estepa patagónica, habitan el Parque Nacional Sierra de las Quijadas ejemplares de guanacos, pecaríes de collar, conejos de los palos, maras y pumas; así como especies que requieren de particulares medidas de protección como la tortuga terrestre común, el halcón peregrino, el águila coronada, el pichi ciego menor, el cardenal amarillo y la reinamora.