300 редки вида и 85 вида реликтни безгръбначни, от които 18 вида са типични аркто-алпийски глациални реликти. Твърде своеобразна е подземната безгръбначна фауна в Боснешки карстов район. По отношение на ендемичните подземни безгръбначни животни, районът е на второ място в България. За няколко вида ракообразни пещерите на Витоша са единственото място, от където те са известни за науката. Пещерните организми са много тясно специализирани (стенобионтни организми) и не понасят изменения на околната средата. Това ги прави силно уязвими и всички те са поставени под закрилата на закона. Списъкът на безгръбначните животни в пещерите съставлява 179 вида, от 7 класа, като 106 са нови за този дял на Витоша.  От тях 23 вида са нови за безгръбначната фауна на Витоша, 10 са нови за България и 3 са нови за Балканския полуостров. Характерни насекоми са голям сечко (Cerambyx cerdo), буков сечко (Morimus funereus), червена горска мравка (Formica rufa) и други. Поради изменение на местообитанията, а вероятно и поради други причини, от Витоша е изчезнала една от най-красивите и известни пеперуди – аполона (Parnassius apollo). Но в последните години се работи усилено за възстановяване на вида в планината. Според някои изследователи подобна участ е сполетяла и балканският ендемит (Colias caucasica balcanica), който се е срещал в миналото на Витоша.

Витоша е бедна на риби. В средните и горните течения на реките основният вид е речната (балканска) пъстърва (Salmo trutta fario). В миналото почти всички витошки реки са зарибявани с балканска пъстърва, но също и с нетипични за планината чужди видове, като сивен и американска (дъгова) пъстърва. Поради липсата на контрол рибата е била излавяна и сега тя е с ниска численост. С цел подобряване на популацията на вида през 1999 г. дирекцията на ПП “Витоша” извършено зарибяване с речна пъстърва в две от реките на парка. Работи се и по възстановяването на популацията на главоча (Cottus gobio). Според последни данни от проучвания за проекта за актуализация на плана на управление на Витоша са регистрирани са 5 вида сладководни риби. Това са видовете: Salmo fario, Salvelinus fontinalis, Oncorhynchus mykiss, Phoxinus phoxinus и Cottus gobio, отнасящи се към 3 семейства (Salmonidae, Cyprinidae, Cottidae) и 3 разреда (Salmoniformes,  ypriniformes, Scorpaeniformes).

Всички видове земноводни и влечуги, срещащи се на територията на Парка, са включени в национални и/или международни природозащитни документи. С най-висок консервационен статус е шипоопашатата костенурка. Съгласно Цанков и кол. (2014), на територията на Парка се срещат 11 вида земноводни и 14 вида влечуги. Така общия видов състав на земноводните и влечугите в Парка, според наличната до момента информация, възлиза на 25 вида, или 44% от видовото богатство на страната.

На територията на парка през различните сезони могат да се наблюдават близо 237 вида птици, от които около 120 са гнездещи, 67 са постоянни и 53 вида са прелетни. 58 % от цялата орнитофауна за България  . Един от най-характерните обитатели на смърчовите гори е сокерицата (Nucifraga caryocatactes). Тази птица често изказва своето присъствие чрез неповторимия си крясък. В смърчовите гори се срещат още жълтоглаво кралче (Regulus regulus), боров синигер (Parus ater), кръсточовка (Loxia curvirostra), елхова скатия (Carduelis spinus), червенушка (Pyrrhula pyrrhula) и други. Често може да се видят голям пъстър кълвач (Picoides major) и черен кълвач (Dryocopus martius). От дневните грабливи птици на Витоша редовно се обитава от керкенез (Falco tinnunculus), обикновен мишелов (Buteo buteo), белоопашат мишелов (Buteo rufinus), голям ястреб (Accipiter gentilis). В смесените гори в слабо посещаваните райони, макар и рядко се среща лещарката (Bonasa bonasia). Открития субалпийски пояс се обитава от ушата (балканска) чучулига (Eremophila alpestris balcanica), планинска бъбрица (Anthus spinoletta), пъстър скален дрозд (Monticola saxatilis), ръждивогушо ливадарче (Saxicola rubetra), пъстрогуша завирушка (Prunella collars), белогуш дрозд (Taurus torquatus). От нощните грабливи птици се срещат улулицата (Strix aluco), горската ушата сова (Asio otus), домашна кукумявка (Athene noctua) и една загадъчна сова – пернатоногата кукумявка (Aegolius fnereus).

Поради голямата туристическа преса и липсата на спокойни места за размножаване, някои от едрите дневни грабливи птици, като царския орел и лешоядите, са изчезнали от Витоша още в началото на века. От едрите бозайници в спокойните места на планината все още се срещат благороден елен (Cervus elaphus), сърна (Capreolus capreolus), диво прасе (Sus scrofa), мечка (Ursus arctos) и вълк (Canis lupus). Най-вече заради бракониерство числеността на някои от тези видове силно намаля през последните години. Освен споменатите видове, на Витоша се срещат още: голяма водна земеровка (Neomys fodiens), малка водна земеровка (Neomys anomalus), белокорема белозъбка (Crocidura leucodon), лешников сънливец (Muscardinus avellanarius), горски сънливец (Dryomys nitedula), обикновен заек (Lepus europaeus), лисица (Vulpes vulpes), видра (Lutra lutra), дива котка (Felis silvestris) и други. В последно време е открита и смятаната за изчезнала от Витоша поради липсата на данни златка  (Martes martes). Работи се и по възстановяването на популацията на световно застрашения вид европейски лалугер (Spermophilus citellus) .

В парка са били интродуцирани и някои чуждоземни видове като елен лопатар, елен сика, мормот, тибетски як, муфлон, козирог, американска норка и тетреви.Всички те са изчезнали скоро или пo-късно след внасянето им планината.

Досега на Витоша са установени 18 вида прилепи, или почти 51,5 % от известните видове в България. Някои от които са: малък подковонос (Rhinolophus hipposideros), голям подковонос (Rhinolophus ferrumeqinum), голям нощник (Myotis myotis), остроух нощник (Myotis blythi), двуцветен прилеп (Vespertilio murinus), кафяв дългоух прилеп (Plecotus austriacus), пещерен дългокрил (Miniopterus schreibersii) и други. Най-много прилепи се срещат в пещерите в Боснешкия карстов район. Поради засиленото посещение на пещерите през последните години, част от колониите на прилепи в тях са изчезнали. Прилепите са беззащитни животни и често стават жертва на недобросъвестно отношение. Те са изключително полезни и всички видове са защитени от закона. През 2002 година Дирекция Природен парк “Витоша” започна проект “Възстановяване на балканската дива коза в Природен парк “Витоша”. След приключването на проекта, по който се работи и в момента,  един застрашен в европейски мащаб вид ще се завърне в планината.

няколко века. На територията на Природен парк “Витоша” са установени 528 вида сладководни водорасли. Броят на установените гъби възлиза на 664 вида. Консервационно значимите видове гъби, които са установени за Витоша са 72, като от 2 тях са редки за Балканския полуостров и Европа. Представителите на лишеите са 369 вида, което представлява над 50% от лишеите, установени в България. Досега от Витоша са известни 341 вида мъхове, което е 45 % от мъховата флора у нас. Разпространени са във всички пояси на планината и обитават различни типове природни местообитания. От тях в Червения списък на мъховете в България са включени 3 вида критично застрашени, 12 вида застрашени, 31 – уязвими и 7 вида със статус „почти засрашен“.

Висшите растения, описани за Витоша, са 1859 вида, което е около половината от висшата българска флора. Разпределени са в 109 семейства, като най-многобройни са представителите на семействата Сложноцветни, Житни и Бобови. Растителните видове с природозащитна стойност надхвърлят 230 вида. От тях 19 вида се срещат само в България и са български ендемити, а 71 са балкански ендемити – срещат се единствено на Балканския полуостров. Тридесет и пет вида от растенията в природния парк са включени в Червената книга на България. С приемането през 2002 година на Закона за биологичното разнообразие (Приложение 3), под закрилата на природозащитното ни законодателство попадат 55 вида висши растения, разпространени в границите на природния парк. Някои от тези видове са от изключителна ценност и в европейски мащаб, поради което са включени в редица международни конвенции – Конвенцията за опазване на дивата европейска флора и фауна и природни местообитания (Бернска конвенция), Конвенцията по международна търговия със застрашени видове от дивата фауна и флора (CITES) и други.

В последствие, след глобалното застудяване в Европа през Средновековието се оформят вертикалните растителни пояси с дървесен състав, близък до днешния. В периода ХІV-ХІХ век постепенно са били унищожавани естествените дъбови и букови гори в ниската и леснодостъпна част планината. Масово са се добивали дърва за огрев, дърва за производство на дървени въглища, които впоследствие са се използвали в железодобива. През този период са били изсечени или опожарени и голяма част от иглолистните гори във високите части на Витоша за откриване на пасища. Днес площите, заети от гори в границите на Природен парк “Витоша”, са повече от половината от територията на планината. Поляните, ливадите и пасищата заемат около една четвърт от парка, а останалата част са скали, уникалните каменни реки, големите торфищни комплекси, мочурища, реки, пътища и други. На територията на планината Витоша няма обособен характерен алпийски пояс. Само в най-високите части се срещат отделни алпийски растителни съобщества със сравнително бедна растителност и единични дървета или храсти – лапландска върба, смърч, смрика.

За разлика от алпийския пояс, високопланинският пояс на Витоша е добре очертан. Над горната граница на гората се срещат единични смърчови дървета и клек. Клекът е фрагментарно представен в отделни групи над хижа Алеко и отделни екземпляри в местностите Меча поляна, Комините, над хижа “Физкултурник”, в резервата “Бистришко бранище”. В миналото клекът е бил широко разпространен, но вследствие на човешката дейност клековият пояс е напълно унищожен. На мястото на унищожените клекови формации вторично са се формирали съобществата на сибирската хвойна. Те са широко разпространени, като често в техния състав се включват и житни треви. В субалпийския пояс на Витоша се срещат, макар и по-ограничено, съобществата на дребните храстчета – черна боровинка, връшняк, синя боровинка. Среща се и мечото грозде. Край мочурищата и потоците са разпространени съобществата на ивата.

Поясът на иглолистните гори на Витоша е добре развит. Характерни за високите части на планината са смърчовите гори, на места примесени с бук, бреза, бял бор, бяла мура, обикновена ела, ива и други. Смърчът очертава горната граница на гората, която е силно понижена в резултат на унищожаването на горите в миналото. Естествени стари смърчови гори са се запазили във водосбора на Владайска река, между вр. Острица и вр. Черната скала, резервата “Бистришко бранище”. Горите от бял бор са сравнително малко. Тяхното ограничено разпространение се обяснява с интензивното използване на белия бор в миналото като източник на дървесина и смола. Интересен е фактът, че в местността Църква се е намирало най-ниско разположеното естествено находище на бял бор на територията на България (800 м н. в.). Ограничено разпространение имат и горите на бялата мура. Видът е ценен реликт и балкански ендемит и поради тази причина в недалечното минало са създадени култури с цел разширяването на ареала на бялата мура. Създавани са култури от европейска лиственица, която не принадлежи към естествената растителност на планината. В подлеса се срещат обикновената хвойна, къпина, малина и синя боровинка. В този пояс тревистата растителност се отличава с редица редки и ендемични видове като средната пирола, панчичевия спореж, българската горчивка.

В среднопланинската зона най-масово се срещат чисти и смесени насаждения от бук, зимен дъб, габър, бреза и трепетлика и по-рядко от явор, ясен, липа, леска. На места букът слиза до 700 м н. в. (над Бояна, Драгалевци), а в други части на парка се изкачва до 1 800 м н. в. (местността Казана над с. Железница). Буковите гори са най-големи по площ на територията на Витоша. Все още са останали единични вековни букови дървета около Драгалевския манастир, където в миналото се е намирала една от най-величествените букови гори. В продължение на векове тази гора се е съхранила и се е развивала без човешка намеса. По поречията на реките са пръснати отделни групи от ива и черна елша. Поради унищожаване на естествените гори в по-ниските части на парка, са възникнали гори от бреза и храсталаци и от леска, глог, чашкодрян, къпина, шипка. Тревният етаж е доминиран от детелините, власатката, вейника, здравеца. Нископланинската зона се характеризира с гори от дъбове, смесени с бук и поединично, и групово, смърч и бял бор. Разпространени са в диапазона от 950 – 1 400 м н. в. Естествени дъбови гори се срещат на малки групи по южните и западните склонове на планината. Съставени са предимно от зимен дъб, космат дъб и цер, примесени с явор, леска, джанка и други. Чисти и смесени габърови, габърово-букови гори със спътници полски бряст, явор, трепетлика, клен, мъждрян и др. се срещат на северните и северозападните склонове – край Бояна, Драгалевци, Бистрица и Железница. Наблюдава се естествен процес на смяната на бука с габъра. В тази част на планината на места са създадени изкуствени липови насаждения. От храстовите видове в състава на широколистните гори широко са разпространени дрян, птиче грозде, малина, къпина, червена и черна калина, чашкодрян, леска и шипка. Тревистите представители най-често са горската ливадина, черно секирче, градско омайниче, подъбиче, горска ягода.

и Витоша. В Рила видът се среща до 1900 м н. в., а най-ниско установеното естествено находище за България е в Странджа. Предполагаше се, че естественото находище на Витоша е най-голямото в страната, но по последни проучвания, естественото находище на вида в Централен Балкан е по-голямо по площ. В границите на Природния парк “Витоша” има едно единствено находище на тис, което е остатък от по-обширна формация. През годините тази формация е била постепенно унищожена от човека. Находището на вида се намира на около 800 м от Боянския водопад, там където Петровичка река пресича алеята от Бояна за х. “Есперанто”. Насаждението е с издънков произход и индивидите са мозаично разпръснати на площ около 30 дка с наклон около 25^о, със северно изложение и на 1200 м н. в. Предполагемата възраст на насаждението е около 70 години. Клони и върхове на тисови стъбла се секат и до днес, като някои от най-старите тисови дървета са съвсем обезобразени. Сега в това единствено находище се наброяват 109 тисови дървета, от които 90 са силно увредени.

В нашата страна видът е защитен и е включен в Червената книга на Република България, с категорията “застрашен”, както и в Приложение №3 на Закона за биологичното разнообразие. Поради слабото естествено възобновяване се наложи да се вземат мерки за съхраняване на популацията на тиса. За целта Дирекция на Природен парк “Витоша” извършва дейности за разширяване и създаване на нови находища на вида.