Puszcza Knyszyńska to bardzo duży i zróżnicowany siedliskowo obszar, co skutkuje olbrzymim bogactwem gatunkowym fauny i flory. Od 24 maja 1988 r. uchwałą Nr XXVI/172/88 Wojewódzkiej Rady Narodowej w Białymstoku utworzono tu Park Krajobrazowy Puszczy Knyszyńskiej im. Profesora Witolda Sławińskiego. Na terenie tym występuje m.in. ok. 230 gatunków ptaków, ok. 100 gatunków motyli, ponad 40 gatunków ryb oraz kilkadziesiąt gatunków ssaków w tym takie jak żubr, łoś, jeleń, dzik, wilk, ryś, borsuk, jenot, bóbr, gronostaj czy łasica. Flora to m.in. ok. 850 gatunków roślin naczyniowych, 180 gatunków mszaków, 130 gatunków grzybów makroskopowych i 280 gatunków porostów. Wielu przedstawicieli fauny i flory Puszczy Knyszyńskiej objętych jest ochroną gatunkową, a część z nich wpisana została na listy gatunków zagrożonych lub ginących.
Na terenie Puszczy Knyszyńskiej znajduje się 21 rezerwatów przyrody utworzonych w celu ochrony najlepiej zachowanych fragmentów puszczy. W większości są to rezerwaty leśne: Budzisk, Karczmisko, Krzemienne Góry, Stara Dębina, Jesionowe Góry, Góra Pieszczana, Międzyrzecze, Jałówka, Las Cieliczański, Krasne, Wielki Las, Starodrzew Szyndzielski i Chomontowszczyzna. Pozostałe to rezerwaty leśno-torfowiskowe: Surażkowo, Stare Biele, Bahno w Borkach, Kozłowy Ług, Taboły, oraz rezerwaty florystyczne: Kulikówka i Woronicza. Dla ochrony prehistorycznej kopalni krzemienia został powołany Rezerwat Krzemianka w którym znajduje się również zespół źródlisk o dużej wydajności.
Ważnym elementem środowiska przyrodniczego Puszczy Knyszyńskiej są zasoby wodne. Występuje tu znaczna liczba rzek i strumieni, z których najważniejsza i najcenniejsza to rzeka Supraśl. Poza nią, można tu wyróżnić 40 głównych rzek i strumieni. Na terenie puszczy znajduje się ponad 430 źródeł i źródlisk. Ich liczba, forma i wydajność sprawiają, że stanowią one swoisty fenomen przyrodniczy wyróżniający ten obszar na tle innych regionów kraju. Puszcza Knyszyńska to również obszar europejskiej sieci ekologicznej Natura 2000. Tworzą go w tym miejscu Specjalny Obszar Ochrony Siedlisk „Ostoja Knyszyńska” (PLH 200006) oraz Obszar Specjalnej Ochrony Ptaków „Puszcza Knyszyńska” (PLB 200003). Wyznaczenie aż dwóch obszarów ochronnych sieci Natura 2000 świadczy o dużej wartości przyrodniczej tych terenów nie tylko dla Polski, ale również dla całej Europy.