Участки Стрельцовская и Провальская степи представляют эталоны типичных восточно-европейских разнотравно-типчаково-ковыльных степей, а третий филиал – Станично-Луганский (или Придонецкая пойма) – пойменные экосистемы левобережной части долины реки Северский Донец.
Основным заданием Станично-Луганского отделения является сохранение и увеличение количества редкого и ценного зверька выхухоля. Ценностью филиала Стрельцовская степь, является растительный покров, основу которого составляют злаки. Здесь сохранилось реликтовое животное – сурок. Филиал Провальская степь создана в 1975 г. с целью охраны лесостепного ландшафта Донецкого кряжа. Особенно интересной является расположенная на его территории природная достопримечательность — Королевские скалы.
Флора и фауна заповедника богата своим многообразием. Многокрасочность степного ландшафта обусловливается обилием разнотравья. В Луганском природном заповеднике охране подлежат 15 видов растений, занесенных в Европейский красный список, 41 вид, включённый в Красную книгу Украины и 4 вида, охраняются согласно Бернской конвенции. В Зелёную книгу Украины включены 15 растительных группировок заповедника, 12 из которых – степные и 3 – водные.
Общее количество видов фауны заповедника насчитывает около 2634 вида, в том числе паукообразных – ориентировочно 250, а насекомых – свыше 2000 видов. Из них к Европейскому красному списку отнесены 28 видов, в Красной книге Украины отмечены 102 вида и почти две сотни видов причислены к категории особо охраняемых в соответствии с Бернской конвенцией.
