Geologický podklad, tvar reliéfu, pôdne a klimatické pomery sa spolu s ďalšími činiteľmi podieľali na vzniku rozmanitých stanovíšť Veľkej Fatry. Na nich sa vyvinuli pozoruhodné spoločentsvá a druhy rastlín (len vyšších rastlín tu bolo zistených vyše 1000 druhov) a živočíchov s nadregionálnou významnosťou.

Prírodný charakter si zachovali najmä lesné spoločenstvá (približne 90 % územia Veľkej Fatry pokrývajú lesy). Mnohé z nich sú cenným dokladom vývoja lesných spoločenstiev karpatského typu s výskytom početných vzácnych a ohrozených druhov. Najmä v extrémnejších polohách, kde neboli výrazne dotknuté lesohospodárskou činnosťou, si zachovávajú prirodzené zastúpenie lesných drevín a prirodzený spôsob obnovy cestou rozpadu pralesovitých formácií.
Z lesov najväčšiu rozlohu zaberajú bukové lesy, ktoré miestami zasahujú až k súčasnej, v dôsledku intenzívneho pastierstva v minulosti značne zníženej, hornej hranici lesa. V lesných porastoch je primiešaný javor horský, javor mliečny, jaseň štíhly, jarabina vtáčia, lipa malolistá, lipa veľkolistá. Na hornej hranici lesa nachádzame aj prírodné smrečiny, v extrémnych podmienkach je vtrúsený smrekovec opadavý. Na vápencoch a dolomitoch pretrvali reliktné porasty borovice lesnej (Pinus sylvestris). Ide o skalné terasy, bralá a skalné rozsadliny, kde popri borovici lesnej rastie krovitá jarabina mukyňa, prípadne buk. V oblasti Tlstej sa zachovali menšie porasty dúbrav. V najvyšších polohách alebo inverzných roklinách rastie kosodrevina. Na prameniskách a podmáčaných miestach sa vyskytujú brezové jelšiny. Veľkú Fatru charakterizuje aj veľký koncentrovaný výskyt tisu (Taxus baccata), ktorý sa ako typická drevina a doklad vývoja flóry - relikt skorého poľadového obdobia dostal v štylizovanej podobe aj do znaku nového národného parku.

Reliktný charakter majú aj rastlinné spoločenstvá skalných biotopov so vzácnymi taxónmi. Orientácia pohoria a vápencové podložie v prevažnej časti územia spôsobujú, že medzi charakteristické prvky flóry a fauny nepatria len typické karpatské horské druhy, ale v porovnaní s inými vysokými pohoriami Slovenska má Veľká Fatra viac teplomilovných prvkov. Hodnotné sú aj trávobylinné spoločenstvá s prirodzeným alebo prírode blízkym zložením, ktoré sa vyvinuli a do súčasnosti zachovali najmä v oblasti hrebeňa Veľkej Fatry. Vyznačujú sa veľkou pestrosťou druhového zloženia, v ktorom sú zastúpené aj niektoré alpínske a subalpínske druhy. Pre hôľne spoločenstvá hlavného hrebeňa je charakteristický početný výskyt veternice narcisokvetej (Anemone narcissiflora), žltohlavu najvyššieho (Trollius altissimus), fialky žltej (Viola lutea), chlpánika oranžového (Pilosella aurantiaca) a i.

K najzaujímavejším a nielen oku odborníka lahodiacim biotopom patria skalné steny, previsy, sute na vápencoch a dolomitoch, extrémne polohy najvyšších vrcholov, lavínové žľaby na hlavnom hrebeni, inverzné rokliny, výhrevné stráne atď., kde sa vyskytujú mnohé aj laickej verejnosti pomerne známe rastliny - horce (Gentiana sp.), prvosienky (Primula sp.), plesnivec alpínsky (Leontopodium alpinum), fialka alpínska (Viola alpina), horčičníky (Erysimum sp.) a iné.

Vo Veľkej Fatre alebo v jej podhorí nájdeme veľkú skupinu endemických druhov, ktoré sa v dôsledku predchádzajúceho vývoja vyskytujú len na určitom obmedzenom území, ako je napr. klinček lesklý (Dianthus nitidus), klinček včasný (Dianthus hungaricus), ostrica vždyzelená tatranská (Carex sempervirens subsp. tatrorum), na vápencové bučiny viazaný cyklámen fatranský (Cyclamen fatrense), kostrava tatranská (Festuca tatrae), mak tatranský (Papaver tatricum), poniklec slovenský (Pulsatilla slavica), poniklec prostredný (Pulsatilla subslavica), soldanelka karpatská (Soldanella carpatica) alebo nedávno opísané nové druhy jarabina pekárovská (Sorbus pekarovae) a lipnica slieňomilná (Poa margilicola). K ojedinelým druhom patria aj relikty s izolovaným výskytom v Západných Karpatoch, alebo nové taxóny ako je pochybok huňatý (Androsace villosa), arábka nová (Arabis nova), huľavník rakúsky (Sisymbrium austriacum) a mrlík listnatý (Chenopodium foliosum). Centrum rozšírenia a výskyt obmedzený prevažne na územie Veľkej Fatry majú druhy guľôčka srdcovitolistá (Globularia cordifolia), starček tôňomilný (Senecio umbrosus), či volovec vŕbolistý (Buphtalmum salicifolium), naopak, na hranici svojho rozšírenia tu rastie napr. škumpa vlasatá (Cotinus coggygria). Medzi botanické skvosty Slovenska a priam európske unikáty patrí najmä oblasť Gadera, kde pôsobila už prvá slovenská botanička Izabela Textorisová z Blatnice.

Vzhľadom na špecifické nároky na hydrologický režim a veľkú zraniteľnosť zmenou vonkajších podmienok sa stávajú čoraz zriedkavejšími mokraďové spoločenstvá. Patria k im napríklad aj lemy lužných drevín a vlhkomilných bylín pri vodných tokoch a plochách, ale najvzácnejšie a najohrozenejšie sú fragmenty slatín s typickými rašeliniskovými spoločenstvami, v ktorých majú svoj domov mnohé machorasty, spoločenstvá nízkych a vysokých ostríc a na ne nadväzujúce vyššie sukcesné štádiá s porastami krov a stromov. K najzaujímavejším druhom rašelinísk patria mäsožravé rastliny, ako sú napr. rosička okrúhlolistá (Drosera rotundifolia), ohrozená rosička anglická (Drosera anglica), alebo tučnice (Pinguicula sp.), k najvzácnejším zasa spoločenstvá nízkych ostríc s druhmi ako ostrevka slatinná (Sesleria caerulea), ktorá tu má posledné lokality v celých Západných Karpatoch, alebo šašina hrdzavá (Schoenus ferrugineus).

Údolná časť Turčianskej kotliny je prevažne intenzívne poľnohospodársky využívaná a urbanizovaná, čo sa odrazilo aj na zložení jej rastlinného pokryvu. Tvoria ho väčšinou poľnohospodárske kultúry pestované na ornej pôde a intenzifikované trvalé trávne porasty lúk a pasienkov. Medzi nimi sa zachovali fragmenty prírode blízkych bylinných spoločenstiev a porastov drevín rastúcich mimo lesa, prípadne menších lesíkov. Dotvárajú charakteristický malebný obraz krajiny, ale najmä plnia nezastupiteľnú funkciu genofondovo významných lokalít (napr. fragmentov teplomilovnej alebo mokraďovej vegetácie) a interakčných prvkov systému ekologickej stability, ktoré umožňujú prežívanie a rozmnožovanie mnohých nielen rastlinných, ale aj živočíšnych druhov a sú potenciálnym zdrojom ich šírenia do okolitého prostredia.

Vydareným príkladom ľudskej snahy o navrátenej vzrastlej zelene do prostredia, z ktorého ju najprv odstránil, aby získal poľnohospodársku pôdu, sú Mošovské aleje. K dendrologickým skvostom Turčianskej kotliny patria napríklad aj chránené stromy Lipy v Doline v k.ú. Necpaly.

Veľmi významnou zložkou bioty Veľkej Fatry sú huby. Makromycéty sú tu zastúpené vreckatými aj bazídiovýtrusnými druhmi. Z chránených druhov treba spomenúť hlavne náramkovku cisársku (Catathelasma imperiale), ktorá v pohorí rastie na niekoľkých lokalitách, tiež hríb horký (Boletus radicans) a hríb purpurový (B. rhodoxanthus). Zo vzácnych druhov stojí za zmienku najsevernejšie rozšírenie hríba satanského (B. satanas) na Slovensku práve vo Veľkej Fatre.