заповідника зареєстровано 230 видів макроскопічних грибів, що становить 1/4 частку біорізноманіття макроміцетів Криму. З них більше 20 видів - рідкісні або регіонально рідкісні, 4 види - боровик королівський, клатрус червоний, клаваріодельфус маточковий і гриб-зонтик дівочий включено до Червоної книги України, 3 види - гігрофор сироїжковидний, сироїжки медова та коротконога рекомендовано для включення до її нового, третього, видання.
Прибережно-аквальний комплекс мису Мартьян - резерват генофонду морської флори та фауни. Тут представлено 129 видів водоростей-макрофітів (62% видів, що відмічені для узбережжя Південного берега Криму), 59 видів та форм діатомових та 65 видів та форм синьо-зелених водоростей. Рідкісними для флори Чорного моря є 52 види, а 2 види занесено до Червоної книги України. Загалом в акваторії заповідника зустрічається більше 200 видів морських тварин - риб, молюсків, ракоподібних та ін.
Тваринний світ заповідника, незважаючи на його невелику пощу є досить різноманітним. В цілому на мисі Мартьян відзначено майже 1100 видів тварин. Фауна заповідника включає 18 видів ссавців, 7 видів плазунів, 4 види земноводних, 150 видів птахів (52 % орнітофауни Криму), 70 видів риб, 91 вид молюсків, близько 700 видів комах і ін. Із птахів 89 видів включено до різних природоохоронних списків (82 види - до 2 Додатка Бернської конвенції, 28 - до ЄЕС Директиви про охорону птахів, 14 - до Червоної книги України). Серед рептилій рідкісними є леопардовий полоз, жовтопузий полоз, жовтопузик і кримський геккон - представники реліктової фауни Криму, що включені до Червоної книги України. На території заповідника зустрічаються всі 9 ендемічних підвидів птахів, що живуть на Кримському півострові: сойка кримська, дубоніс кримський, синиця чорна, волове очко тощо. Звичайними видами для акваторії заповідника є всі три червонокнижні види чорноморських дельфінів - афаліна, азовка та білобочка. Заповідник є одним з опорних пунктів з вивчення і збереження чорноморських китоподібних.
На території заповідника знаходиться пам'ятник археології місцевого значення "Рускофіль-Кале", який взято під охорону у 1969 році. На прямовисному мисі збереглися залишки кам'яної кладки середньовічної фортеці XIII-XV ст.
Заповідник "Мис Мартьян" - науково-методичний центр, природний полігон з вивчення, збереження і відновлення наземних і морських екосистем. Заповідник проводить навчально-методичну і еколого-освітню роботу. На його території функціонує екологічна стежка, що дозволяє познайомитися з природними комплексами, характерними для Південного берега Криму.
