Der ehemals im Unterharz weit verbreitete Perlgras-Buchenwald (Hordelymo-Fagetum) dominiert in verschiedenen naturnahen Ausbildungen im Westteil des NSG. Es überwiegt eine aus Mittelwald hervorgegangene Bestockung aus Rotbuche (Fagus sylvatica) und Traubeneiche (Quercus petraea). Der Anteil an Alt- und Totholz ist relativ hoch. An aufgelichteten Stellen kommt es zur Buchen- und Eichenverjüngung. Hainbuchen (Carpinus betulus) und Hängebirken (Betula pendula) ergänzen den Baumbestand. In der Bodenflora sind folgende Arten als typische Elemente anzutreffen:

• Einblütiges Perlgras (Melica uniflora)
• Berg-Rispengras (Poa chaixii)
• Flatter-Binse (Juncus effusus)
• Echte Sternmiere (Stellaria holostea)

Weiterhin stocken bodensaure, z.T. verhagerte Wachtelweizen-Buchenwälder (Luzulo luzuloides-Fagetum) mit einem hohen Anteil an Traubeneichen (Quercus petraea). Ein ebenfalls aus Mittelwald hervorgegangener Traubeneichen-Hainbuchenwald (Galio sylvatici-Carpinetum betuli) wächst in flacher südlicher Hanglage im "Bruchholz". Beigemischte Arten sind:

• Winter-Linde (Tilia cordata)
• Elsbeere (Sorbus torminalis)
• Wildobst

In Quellsümpfen und an Bächen stocken Erlenbruchwälder (Carici elongatae- Alnetum glutinosae). In Jungpflanzungen, wo die Eberesche (Sorbus aucuparia) eine gut entwickelte Strauch- und Baumschicht bildet und auf Kahlschlägen, wachsen Roter Fingerhut (Digitalis purpurea) und Türkenbund-Lilie (Lilium martagon). Hainbuchen-, Birken- und Traubeneichen-Schonungen, Solitäreichen auf einigen Lichtungen sowie Fichtenforste sind ebenfalls anzutreffen. An den Wald- und Wegrändern sind Heilziest-Säume (Galio borealis- Betonicetum officinalis) entwickelt mit:

• Heilziest (Betonica officinalis)
• Mittel-Klee (Trifolium medium)
• Weißer Fingerkraut (Potentilla alba)
• Nordisches Labkraut (Galium boreale)

Im Amtmanntal, im Tal des Armen Heinrich und entlang der Quellbäche siedeln:

• Flutschwaden-Röhrichte (Sparganio-Glycerietum fluitantis)
• Rohrglanzgras-Riede (Phalaridetum arundinaceae)
• Sumpfseggen-Riede (Caricetum acutiformis)
• Mädesüß-Uferfluren (Achilleo ptarmicae-Filipenduletum)

Im Amtmanntal sind v.a. artenreiche Feuchtwiesen anzutreffen. Außer verschiedenen Orchideenarten, z.B. Geflecktem Knabenkraut (Dactylorhiza maculata), wachsen:

• Trollblume (Trollius europaeus)
• Herbst-Zeitlose (Colchicum autumnale)
• Wiesen-Knöterich (Polygonum bistorta)
• Wiesen-Schwertlilie (Iris pseudacorus)
• Kleiner Baldrian (Valeriana dioica)
• Märzenbecher (Leucojum vernum)

Im Übergangsbereich zu den Rieden gelangen Sumpfbinsen-Riede (Juncetum acutiflori) zur Ausbildung. Arten sind:

• Sumpf-Pippau (Crepis paludosa)
• Wiesen-Segge (Carex nigra)
• Sumpf-Kratzdistel (Cirsium palustre)

Im NSG Burgesroth-Bruchholz leben:

• Wildkatze (Felis silvestris)
• Haselmaus (Muscardinus avellanarius)
• Feuersalamander (Salamandra salamandra)
• Glattnatter (Coronella austriaca)

Bemerkenswert ist der Artenreichtum bei den Fledermäusen, wie z.B.:

• Bechsteinfledermaus (Myotis bechsteinii)
• Kleine Bartfledermaus (Myotis mystacinus)
• Große Bartfledermaus (Myotis brandtii)
• Wasserfledermaus (Myotis daubentonii)
• Braunes Langohr (Plecotus auritus)
• Kleiner Abendsegler (Nyctalus leisleri)

In den älteren Rotbuchen brüten Hohltaube (Columba oenas), Schwarzspecht (Dryocopus martius), Grauspecht (Picus canus) und in den Eichen der Mittelspecht (Dryobates medius).