Das Gebiet des Nationalparks umfasst eine Vielzahl von verschiedenen Lebensräumen oder Ökosystemen. Flächenmäßig dominant sind natürlich die Wälder, mit unterschiedlichen Anteilen an Laub- und Nadelbäumen. Eingestreut sind natürliche Lichtungen, Bachläufe, Moore und vom Menschen geschaffene Wiesen.Besonderheiten im Nordschwarzwald sind die Grinden, die Karseen und die Blockhalden.

Diese Vielfalt der Lebensräume und darin noch einmal eine enorme Vielfalt an Kleinstlebensräumen mit oft sehr speziellen ökologischen Bedingungen stellen Habitate für die vielen Pflanzen-, Pilz- und Tierarten bereit. Und jede Art zeichnet sich noch durch eine innerartliche genetische Vielfalt aus. Alles zusammen wird als Biodiversität bezeichnet und die soll im Nationalpark ihre vielfältigen Wechselwirkungen und Prozesse ungestört entfalten.