ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศป่าไม้ของประเทศไทย จำแนกตามชนิดป่า ได้ดังนี้

• ป่าดิบชื้น
  พรรณไม้ที่ขึ้นจะมีมากชนิด ได้แก่ พวกไม้ยางต่าง ๆ ไม้ตะเคียน ไม้สยา ตะเคียนชันตาแมว ไข่เขียว กระบาก ตีนเป็ดแดง จิกนม ขนุนนก เป็นต้น พืชชั้นล่างจะเต็มไปด้วยปาล์ม หวาย ไผ่ต่าง ๆ และเถาวัลย์นานาชนิด ตามผิวดินและใต้ดินมีพวกมวลชีวภาพ ปุ๋ยอินทรีย์ การผุสลายซากอินทรีย์วัตถุ ฯลฯ ในป่ารุ่นสองที่มีการฟื้นตัวจะพบพรรณไม้ใหม่ เช่น พวกตองเต้า สอยดาว พวกปอบางชนิด เข้ามาแทนที่ เนื่องจากป่าดิบชื้นมีโครงสร้างของป่าที่มีการแบ่งระดับชั้นต่าง ๆ ได้แก่ ชั้นเหนือเรือนยอด ชั้นเรือนยอด ชั้นใต้เรือนยอด ไม้พุ่ม และพื้นป่า ทำให้สังคมสัตว์ในป่าดิบชื้นมีความหลากหลายมาก โดยพบทั้งสัตว์ที่อาศัยและหากินอยู่บนระดับชั้นเรือนยอดถึงเหนือเรือนยอด เช่น ชะนี พญากระรอก นกเงือก เหยี่ยว สัตว์ที่อาศัยและหากินบริเวณพื้นป่า เช่น ช้างป่า สมเสร็จ เสือโคร่ง เสือดำ/เสือดาว หมี ชะมด อีเห็น นกแต้วแล้ว หนูป่า ไปจนถึงสัตว์ที่อาศัยและหากินอยู่บนหน้าดินและใต้ดิน เช่น ไส้เดือน กิ้งกือ ปลวก มด แมลงสาบ ซึ่งส่วนใหญ่ทำหน้าที่ย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ทำให้เกิดการหมุนเวียนของแร่ธาตุในป่า

• ป่าดิบแล้ง
  ป่าดิบแล้งพบพรรณไม้หลักมากชนิดด้วยกัน เช่น กระบาก ยางนา ยางแดง ตะเคียนหิน เต็งตานี พยอม ตีนเป็ดหรือสัตบรรณ สมพง มะค่า ยางน่อง กระบก พลอง ฯลฯ พืชชั้นล่างประกอบด้วย ปาล์ม หวาย ขิง-ข่า แต่ปริมาณไม่หนาแน่นมาก ป่าประเภทนี้มักเปลี่ยนสภาพมาจากป่าดิบชื้นที่ถูกทำลาย หรือป่าเบญจพรรณชื้นที่สมบูรณ์ก็ได้ หากถูกทำลายโอกาสที่จะกลายเป็นป่าเบญจพรรณจะมีมากกว่าอย่างอื่น โดยมี ไม้ประดู่ ไม้แดง ไม้กระโดน เข้ามาทดแทน แต่เป็นไปอย่างช้า ๆ โครงสร้างของต้นไม้ในป่าดิบแล้งทำให้เกิดชั้นเรือนยอดที่ต่อเนื่องกันโดยตลอดเป็นที่อาศัยของสัตว์ที่หากินอยู่บนเรือนยอดไม้ได้เป็นอย่างดี เช่น ลิง ค่าง ชะนี หมาไม้ นกเงือก ส่วนพื้นป่าที่ได้รับแสงค่อนข้างมากกว่าป่าดิบชื้นมีพืชที่เป็นอาหารสัตว์ค่อนข้างมาก สภาพป่าที่ไม่ชื้นมากเกินไปเหมาะกับการเป็นแหล่งอาศัยและหากินของสัตว์ป่าหลายชนิด เช่น ช้างป่า กระทิง วัวแดง หมูป่า เสือโคร่ง เสือดำ/เสือดาว ไก่ฟ้า ไก่ป่า นอกจากนี้ ป่าดิบแล้งมักเชื่อมต่ออยู่ระหว่างป่าเต็งรังและป่าผสมผลัดใบ จึงทำให้ป่าชนิดนี้เป็นแหล่งหลบภัยและพักนอนของสัตว์กินหญ้าทั่วไปรวมถึงเป็นแหล่งอาหารในช่วงฤดูแล้งที่ป่าผลัดใบถูกไฟเผาโล่งเตียนด้วย

• ป่าเบญจพรรณ
  ป่าดิบแล้งพบพรรณไม้หลักมากชนิดด้วยกัน เช่น กระบาก ยางนา ยางแดง ตะเคียนหิน เต็งตานี พยอม ตีนเป็ดหรือสัตบรรณ สมพง มะค่า ยางน่อง กระบก พลอง ฯลฯ พืชชั้นล่างประกอบด้วย ปาล์ม หวาย ขิง-ข่า แต่ปริมาณไม่หนาแน่นมาก ป่าประเภทนี้มักเปลี่ยนสภาพมาจากป่าดิบชื้นที่ถูกทำลาย หรือป่าเบญจพรรณชื้นที่สมบูรณ์ก็ได้ หากถูกทำลายโอกาสที่จะกลายเป็นป่าเบญจพรรณจะมีมากกว่าอย่างอื่น โดยมี ไม้ประดู่ ไม้แดง ไม้กระโดน เข้ามาทดแทน แต่เป็นไปอย่างช้า ๆ โครงสร้างของต้นไม้ในป่าดิบแล้งทำให้เกิดชั้นเรือนยอดที่ต่อเนื่องกันโดยตลอดเป็นที่อาศัยของสัตว์ที่หากินอยู่บนเรือนยอดไม้ได้เป็นอย่างดี เช่น ลิง ค่าง ชะนี หมาไม้ นกเงือก ส่วนพื้นป่าที่ได้รับแสงค่อนข้างมากกว่าป่าดิบชื้นมีพืชที่เป็นอาหารสัตว์ค่อนข้างมาก สภาพป่าที่ไม่ชื้นมากเกินไปเหมาะกับการเป็นแหล่งอาศัยและหากินของสัตว์ป่าหลายชนิด เช่น ช้างป่า กระทิง วัวแดง หมูป่า เสือโคร่ง เสือดำ/เสือดาว ไก่ฟ้า ไก่ป่า นอกจากนี้ ป่าดิบแล้งมักเชื่อมต่ออยู่ระหว่างป่าเต็งรังและป่าผสมผลัดใบ จึงทำให้ป่าชนิดนี้เป็นแหล่งหลบภัยและพักนอนของสัตว์กินหญ้าทั่วไปรวมถึงเป็นแหล่งอาหารในช่วงฤดูแล้งที่ป่าผลัดใบถูกไฟเผาโล่งเตียนด้วย

• ป่าเต็งรัง
  พรรณไม้ที่ขึ้นมักเป็นชนิดที่ทนแล้ง ทนไฟ และใช้เป็นอาหารได้มากชนิด เช่น เต็ง รัง เหียง พลวง กราด ประดู่ แสลงใจ เม่า มะขามป้อม ทะลอก มะกอก มะกอกเลื่อม ฝักหวาน ฯลฯ พืชชั้นล่างส่วนใหญ่เป็นพวกหญ้า ไผ่ต่าง ๆ ที่พบมากที่สุดคือ ไผ่เพ็ก ไผ่ป่า ปรง ขิง-ข่า กระเจียว เปราะ เป็นต้น ป่าเต็ง-รัง เป็นป่าที่มีความคงทนต่อการรุกราน ถ้าการรุกรานนั้นไม่ถึงกับขุดรากถอนโคนก็จะยังคงสภาพของความเป็นป่าอยู่ แต่ถ้าถูกทำให้เปลี่ยนสภาพแล้วจะกลายเป็นป่าหญ้าที่ยากต่อการแก้ไขทันที ไฟป่า เป็นปัจจัยสำคัญที่สุดที่กำหนดการคงอยู่ของป่าเต็งรัง มักเกิดขึ้นในช่วงฤดูแล้งระหว่างเดือนธันวาคมถึงเดือนมีนาคม เนื่องจากไฟเป็นตัวจัดการโครงสร้างป่าและคัดเลือกพันธุ์ไม้ ต้นฤดูแล้งใบไม้ในป่าเต็งรังจะพร้อมใจกันผลัดใบเป็นสีแดง เหลือง ส้ม อย่างสวยงาม แล้วจะสลัดใบ ทิ้งจนหมดกลายเป็นเชื้อเพลิงชั้นดี หลังจากไฟผ่านไปพื้นป่าจะโล่งเตียน แต่เมื่อได้รับน้ำฝน ป่าเต็งรังก็จะกลับเขียวสดขึ้นอีกครั้งด้วยหญ้าระบัด ดึงดูดสัตว์กินพืชหลายชนิดเข้ามาสู่ป่าเต็งรัง เช่น วัวแดง กวางป่า เก้ง กระทิง และกระต่ายป่า ความร้อนจากไฟยังช่วยไล่แมลงบนพื้นดินหรือใต้เปลือกไม้ให้เผยตัวออกมา กลายเป็นอาหารอันอุดมสมบูรณ์ของเหล่านกกินแมลงนานาชนิดอีกด้วย

• ป่าหญ้า
  ป่าประเภทนี้ มีหญ้าที่ขึ้นส่วนใหญ่เป็นหญ้าคา หญ้าแฝก หญ้าพง อ้อ แขม เป็นต้น ไม้ต้นจะมีขึ้นกระจายห่าง ๆ กันบ้าง เช่น กระโดน กระถินป่า สีเสียดแก่น ประดู่ ติ้ว-แต้ ตานเหลือง ไม้เหล่านี้ทนแล้งและทนไฟป่าได้ดีมาก ป่าหญ้าเป็นแหล่งหากินของสัตว์กินพืชเป็นส่วนใหญ่ เช่น เก้ง กวาง กระทิง อ้น รวมถึงนกกินแมลงหลายชนิดที่ชอบอาศัยในพื้นที่เปิดโล่งตามทุ่งหญ้า

นอกจากนี้ ระบบนิเวศป่าไม้ที่กล่าวมาข้างต้น ประเทศไทยยังมีป่าที่มีลักษณะพิเศษที่พบได้ทั่วไปในพื้นที่ค่อนข้างจำกัดเป็นหย่อมเล็ก ๆ เช่น ป่าเขาหินปูน ซึ่งพบกระจายตั้งแต่ภาคเหนือ ภาคตะวันตก ภาคกลาง ภาคตะวันออก และภาคใต้ของประเทศ โดยส่วนใหญ่อยู่บริเวณกลุ่มป่าภาคตะวันตก และบริเวณกลุ่มป่าดงพญาเย็นเขาใหญ่ สังคมพืชเขาหินปูนเป็นป่าที่เกิดขึ้นบริเวณที่ภูเขา มีลักษณะเป็นหินปูนที่มักมียอดหยักแหลม เป็นหน้าผา และเป็นหินที่ละลายน้ำได้ดี และผุพังได้ง่ายในสภาพภูมิอากาศที่มีฝนตกชุก สภาพภูมิประเทศที่มีธรณีสัณฐานเป็นหินปูนมักจะกักเก็บน้ำที่ผิวดินไม่ได้นานเนื่องจากชั้นหินปูนด้านล่างมีรูพรุนและโพรงถ้ำจำนวนมาก พื้นผิวของพื้นที่ที่เป็นหินปูนมักมีชั้นดินตื้นมากจนถึงเป็นพื้นที่หินแหลมคมโผล่ทั้งหมดและเกิดความแห้งแล้งได้ง่ายหลังฤดูฝนผ่านไปได้ไม่นาน พืชที่พบจึงมักมีความทนทานต่อสภาพแห้งแล้งได้ดี เช่น จันทน์ผา สลัดได เป็นต้น ความพิเศษของป่าเขาหินปูนคือเป็นระบบนิเวศที่ชนิดพันธุ์เฉพาะถิ่น (Endemic species) จำนวนมาก ตัวอย่างพืชเฉพาะถิ่น เช่น แคสันติสุข (Santisukia kerrii) พบเฉพาะในภาคเหนือตอนล่างที่จังหวัดนครสวรรค์ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือที่จังหวัดขอนแก่น สำรวจพบเพิ่มเติมที่จังหวัดเลย และภาคกลางที่จังหวัดสระบุรี ขึ้นกระจายห่าง ๆ บนเขาหินปูนเตี้ย ๆ แห้งแล้ง ที่ระดับความสูงประมาณ 50-400 เมตร ยมหินปูน (Toona calcicola) พบขึ้นตามซอกหินปูนที่บริเวณสวนสวรรค์ วนอุทยานสวนหินผางาม อำเภอหนองหิน จังหวัดเลย ปรงหิน (Cycas petraea) พบทางภาคตะวันออกเฉียงเหนือที่จังหวัดเลย ขึ้นบนเขาหินปูนเตี้ย ๆ เป็นต้น สัตว์เฉพาะถิ่น เช่น นกจู๋เต้นเขาหินปูน (Napothera crispifrons) ซึ่งพบอาศัยอยู่ตามเขาหินปูนของจังหวัดสระบุรี และหนูขนเสี้ยนเขาหินปูน (Niviventer hinpoon) ซึ่งพบอาศัยในถ้ำหินปูนในจังหวัดอุทัยธานี สระบุรี และลพบุรีเป็นต้น

ส่วนดอยหัวหมดในเขตรักษาพันธุ์สัตว์ป่าอุ้มผาง จังหวัดตาก เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มภูเขาหินปูนที่มีความยาวกว่า 30 กิโลเมตร และอยู่สูงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง 900-1,000 เมตร จากการสำรวจพรรณไม้โดยสำนักงานหอพรรณไม้ พบว่า ลักษณะของหินปูนบริเวณดังกล่าวที่มีลักษณะทางธรณีสัณฐานแตกต่างจากเขาหินปูนที่อื่น ๆ ของประเทศไทย ทำให้พบพรรณไม้ถิ่นเดียว (Endemic) พันธุ์ไม้ที่เป็นชนิดพันธุ์ใหม่ของโลก (New species) และชนิดพันธุ์ที่สำรวจพบครั้งแรกของประเทศไทย (New record) หลายชนิด เช่น เทพมาศ (Flemingia sirindhorniae) พิศวงตานกฮูก (Thismia thaithongiana) (Chantanaorrapint & Suddee, 2018) เอื้องรังนกไทยทอง (Porpax thaithongiae) เป็นต้น