Abundan las especies de fauna y flora que se pueden encontrar en este relieve accidentado, repleto de contrastes.

En cuanto a la vegetación, los hayedos son los bosques con mayor extensión en Ataun. Entre algunas zonas del Domo, en la zona de Marumendi y en la zona que va de Lizarrusti al monte Aitxu, se llega a alcanzar el 36% del municipio. En estos bosques predomina el haya (Fagus sylvatica), aunque también se alternan los tejos (Taxus baccata) y los acebos (Ilex aquifolium). Dado que gran parte de estos hayedos se localizan en terrenos ácidos que proporcionan las areniscas, se consideran hábitats de interés Europeo (hayedos acidófilos atlánticos).

EAsimismo, el encinar cantábrico que se puede encontrar tanto en las márgenes del Domo como en algunas zonas próximas, es un hábitat de interés Europeo. Estos bosques dominados por la encina (Quercus ilex) no son característicos de la vertiente cantábrica, ya que el encinar es una especie de bosque mediterráneo.

Además, también se encuentran alisedas, robledales y bosques mixtos entre zonas rurales y zonas de mayor altitud. En ellos se encuentran numerosas especies herbáceas, arbustivas y arbóreas: espino blanco (Crataegus monogyna), espino negro (Prunus spinosa), tila (Tilia platyphyllo), avellano (Corylus avellana), cerezo (Prunus spinosa), fresno (Fraxo, Excel), etc.

APor otra parte, también es destacable el valor de los pastos, matorrales y brezales situados tanto en la zona montañosa como en los valles bajos, donde se puede encontrar una gran diversidad de flora. Por ejemplo, son espectaculares los narcisos (Narcissus asturiensis) que crecen en prados de alta montaña o las orquídeas de prados de siega como Anacamptis pyramidalis.

La diversidad de vertebrados e invertebrados es también importante. Por su nivel de protección, las aves y murciélagos constituyen los grupos más importantes. Los roquedos del Domo ofrecen una excelente protección para depredadores y carroñeros como el alimoche (Neophron percnopterus), el búho real (Bubo bubo), el halcón peregrino (Falco peregrinus) y el buitre leonado (Gyps fulvus). Por otra parte, tanto en el medio rural como en las proximidades de los arroyos es habitual ver especies como el milano rojo (Milvus milvus), la garza (Ardea cinerea) o el mirlo acuático (Cinclus cinclus).

También merecen una mención especial los murciélagos que se esconden en las cuevas de Ataun, en las rendijas de los roquedos y árboles, y en los edificios. De las 27 especies de murciélagos existentes en el País Vasco, al menos 16 especies se pueden encontrar en distintas épocas del año en Ataun. Los más conocidos son el gran murciélago de herradura de las cuevas (Rhinolophus ferrumequinum) y el pequeño (Rhinolophus hipposideros), pero también se puede encontrar el murciélago de bosque (Barbastella barbastellus) que se encuentra en peligro de extinción y que habita en los frondosos bosques de Ataun.

El río Agauntza que atraviesa la localidad es un lugar de gran valor para la biodiversidad. Debido a que en las últimas décadas se han perdido las poblaciones de visón europeo (Mustela lutreola) y desmán (Galemys pyrenaicus), la protección y mejora del río es clave tanto para la recuperación de estas especies como para la protección de otros seres vivos asociados a estos hábitats como la trucha (Salmo trutta).