Значна кількість рідкісних птахів трапляється лише взимку або при перельотах навесні та восени (сорокопуд сірий, дрофа, підорлик великий, орел степовий, орел-карлик, лунь польовий, кроншнеп великий, змієїд, журавель степовий).

Кожне з відділень Українського степового природного заповідника має свої особливі цінності, є оригінальним і неповторним.

"Хомутовський степ" - це море ковили з білими кулями катрана татарського та блакитними плямами шавлії пониклої і сухостепової, жовтими куртинами квітучих калофаки волзької та вайди фарбувальної, синьо-фіолетових кущів залізняка та зелені злаків. Тільки тут на площі всього 1030,4 га можна побачити 12 видів ковили: ковилу Лессінга, тирсу, Граффа, азовську, Браунера, відокремлену, вузьколисту, дивну, пухнастолисту, облудну, українську та шорстку. Незабутнє враження справляють у травні десятки гектарів яскраво-червоної півонії тонколистої. Особливо великі площі її на прибалковому схилі балки Брандта північної експозиції. У "Хомутовському степу" росте також три види тюльпанів: Шренка, змієлистий та дібровний. Заслуговує на увагу природна ділянка тюльпана, який перебуває на стадії видоутворення. За нею проводяться спостереження вже протягом 27 років.

"Кам'яні могили" - гірська країна серед неозорої рівнини. Лише в цьому місці ростуть такі відомі вузьколокальні ендеміки, як деревій голий та волошка несправжньоблідолускова. В ущелинах скель знайшли притулок 8 видів папоротей - представників північної флори. Викликають захоплення галявинки косариків тонких та орхідей запашної і блощичної по невеликих улоговинах, а навесні - золотаві віночки авринії скельної, що уквітчують гори.

"Кам'яні могили" - це ще і унікальна геологічна пам'ятка, що в незайманому стані збереглася до наших днів.

"Крейдова флора" - фактично єдина значна за розмірами заповідна ділянка кретофільної флори в Україні, що збереглася в задовільному стані. Заповідник розташований на правому крутому березі ріки Сіверський Донець між селами Закітне та Піскунівка. Лісові угруповання у цьому відділенні займають площу 344 га, половина її припадає на сосну крейдяну, а половина - на байрачні діброви. З кретофільних видів виділяються дворядник крейдяний, дрік донський, гісоп крейдяний, громовик донський, дзвінець крейдяний, ранник крейдяний, шоломниця крейдяна.

"Михайлівська цілина" є єдиною в Україні заповідною ділянкою лучного степу в зоні Лісостепу. З видів, занесених до Червоної книги України, тут ростуть астрагал шерстистоквітковий, брандушка різноколірна, пальчатокорінник травневий, рябчик руський, косарики тонкі, півники борові, сон чорніючий, зморшок степовий і три види ковили: тирса, пірчаста та вузьколиста.

Співробітниками заповідника разом з ученими інститутів ботаніки та зоології НАН України проводиться велика наукова робота щодо вивчення структури і функцій степових екосистем, а також їх змін в результаті господарської діяльності людини. В заповіднику працюють біологи, геологи, історики, проходять практику студенти вузів України.