Територията на България е част от Европейско-Западносибирската биогеографска област на Палеарктичното царство и е разположена в биома на широколистните и смесените гори на умерените ширини в северното полукълбо.
Територията на биосферен парк „Червената стена“ попада в два биогеографски района: Планински биогеографски район, Рило-Родопски подрайон – част от сърцевинната и буферната зона и Среднобългарски район, подрайон на Горнотракийската низина – тук се включват по-ниските части от сърцевинната, буферната и голяма част от преходната зона, обхващаща равнините населени места от територията на община Асеновград.

Териториалното разположение на парка в два биогеографски района и разнообразието от релеф, климатични и почвени характеритики, определят разнообразие от местообитания и мозайка от екологични системи, предлагащи подходяща екологична среда за представителите на флората, микотата и фауната. Поради тази причина територията на биосферен парк „Червената стена“ обхваща различни типове екосистеми, предлагащи редица възможности за развитие на човешки дейности насочени към устойчиво развитие и усточиво ползване на природните ресурси. Напр. планинският биогеографски район е единствен в България, в който са разпространени ледникови реликти между растенията и животните и сърцевинната зона на биосферен парк „Червената стена“ е типичен пример за това. А равнинните части на преходната зона попадащи в подрайона на Горнотракийската низина имат по-еднообразен релеф и голяма част от площта представлява обработваеми земи, където са развити агроекологичните системи. По-голямо биологично разнообразие в ниските части на преходната и буферната зони се е съхранило покрай реките и в равнинните гори.

Сърцевинната зона на биосферен парк „Червената стена” е разположен в Средни Родопи.

Територията му обхваща долините на реките Сушица и Чепеларска, Добростанския рид и високите, отвесни скали на връх Червената стена, висок 1500 m. Характеризира се с разнообразен релеф и с големи разлики в надморските височини. Районът около река Сушица е най-труднодостъпната част на сърцевинната и буферната зони на парка. По течението ѝ са се оформили стръмни и скалисти склонове, които достигат височина до 800 m. Това е и един от най-богатите на пещери район в България – Добростански бисер, Топчика, Ямата и Хралупата и др.

Разнообразието от биотопи в парка се определя от една страна от климатичните условия в тази част на Родопите, а от друга – от спецификата на основната скала и развитата върху нея почвена покривка, както и от разнообразието от форми на мезо- и микрорелефа. Дълбоките долове, заравнените билни части, крайпоточните и крайречните преовлажнени местообитания, горите и откритите скални излази предлагат разнообразие от абиотични условия, в които различните организмови групи намират подходяща среда за развитие.

Биосферен парк „Червената стена“ се характеризира с комплекс от уникални природни дадености (релеф, надморска височина, състав на основните скали, почвени и климатични условия), които определят богатсвото на флора, микота, фауна, природни местообитания, представени със значително висок процент защитени, ендемични и реликтни видове. В резултат биоразнообразието на биосферния парк е с високо природозащитно значение както на национално, така и на европейско и световно ниво. Територията на сърцевинната и буферната зони на биосферния парк се обитават от редица видове с консервационна значимост:

Според последните проведени проучвания, извършени в рамките на разработването на Плана за управление на сърцевинната зона, 2015 г. са установени следните видове с консервационно значение:
– 2 консервационно значими видове макромицети, включени в Червения списък на гъбите в България (Discinia ancilis – VU; Calocybe ionides – DD);
– 28 вида (3.5% от висшата флора), включени във второто изданеие на Червената книга на Република България, том 1, Растения и гъби (Пеев ред. 2011), от които 18 вида са с категория „застрашен от изчезване” вид (EN), 8 вида са с категория „уязвим” (VU) и 2 вида са с категория „критично застрашен” (CR).
– 57 вида висши растения (5.3% от флората на съцевинната зона) са ендемични – Балкански ендемити (45 вида) и Български ендемити (12 вида);
– 38 от висшите растения (3.5% от флората на сърцевинната зона) са включени в Приложение №3 на Закона за биологичното разнообразие;
– 3 вида от висшите растения са включени в Приложение II на Директива 92/43/ЕИО на Съвета от 21 май 1992 г. за опазване на естествените местообитания и на дивата флора и фауна – Cypripedium calceolus (венерина пантофка), Echium russicum (червено усойниче) и Himantoglossum caprinum (пърчовка);
– 20 растителни вида са защитени от Конвенцията за международна търговия със застрашени видове животни и растения (CITES, 1973) – всички представители на сем. Orchidaceae (Салепови) и един вид от сем. Amaryllidaceae (Кокичеви) – Galanthus elwesii (елвезиево кокиче);
– Терциерните реликти са 58 вида, а глациалните – 6 вида.
– 5 вида безгръбначни са включени в Червения списък на Международния съюз за защита на природата (IUCN) – Libelloides macaronius; Carabus intricatus; Cerambyx cerdo; Morinus asper; Parnassius apollo;
– 6 вида безгръбначни са включени в Директива 92/43 на Съвета на Европейската икономическа общност за запазване на природните местообитания и на дивата флора и фауна – Paracaloptenus caloptenoides, Cerambyx cerdo, Morinus asper funereus, Euplagia quadripunctaria, Parnassius apollo, Parnassius mnemosyne;
– 2 вида безгръбначни са включени в Приложение №3 на Закона за биологичното разнообразие – Cerambyx cerdo, Parnassius apollo ;
– 13 вида мекотели са ендемични – – локални ендемити (2 вида): Belgrandiella dobrostanica, Macedonica hartmuti; ендемити за Западни Родопи (4 вида): Laciniaria macilenta, Laciniaria bajula, Bulgarica fraudigera, Tandonia pinteri; Български ендемити (4 вида): Bulgarica fritillaria, Bulgarica bulgarica, Cattania rumelica, Cattania haberhaueri; Балкански ендемити (3 вида): Grossuana angeltsekovi, Bulgarica denticulata, Tandonia serbica.
– 13 от установените видове птици попадат в Червената книга на България (2012). Застрашени от изчезване (EN) са 5 вида (Accipiter gentilis – голям ястреб, Accipiter nisus
– малък ястреб, Tetrao urogallus – глухар, Alectoris graeca – планински кеклик, Dendrocopos leucotos – белогръб кълвач), уязвими (VU) – 5 вида (Pernis apivorus – осояд, Buteo rufinus – белоопашат мишелов, Aquila chrysaetos – скален орел, Dendrocopus martius – черен кълвач, Ficedula semitorquata – полубеловрата мухоловка), почти застрашен (NT) – 1 вид (Corvus corax – гарван) и слабо засегнати (LC) са два вида (Bonasa bonasia – лещарка, Emberiza cia – пъстроглава овесарка).
– 43 вида птици (от общо 49 вида птици, установени в биосферен парк „Червената стена” 88%) са защитени за територията на страната, според Закона за биологичното;
– 20 вида прилепи (60.6% от видовете прилепи в страната) са включени в Закона за биологичното разнообразие – Приложения 2 и 3, в Директива 92/43, Червена книга на България, том 2 Животни, IUCN;
– 8 вида бозайници (без прилепи) са включени в Червената книга Р България, том. 2. Животни (2012) – в категория уязвим (VU) – пъстър пор (Vormela peregusna), видра (Lutra lutra), лалугер (Spermophilus citellus) и вълк (Canis lupus); a в категория застрашен (EN) – кафява мечка (Ursus arctos), дива коза (Rupicapra rupicapra), златка (Martes martes) и дива котка (Felis silvestris).