A região da Serra dos Órgãos protege um importante remanescente de mata atlântica e apresenta grande diversidade de fauna e flora. É a região com maior riqueza de aves endêmicas da mata atlântica (142 espécies), sendo que ocorrem na região 462 espécies de aves. Ocorrem no parque ainda 102 espécies de anfíbios, 81 de répteis, 105 de mamíferos, 6 de peixes e mais de 500 de invertebrados. A diversidade de flora também é muito grande, com mais de 2800 espécies registradas, sendo as famílias mais ricas Orchidaceae, Polypodiaceae, Asteraceae e Melastomataceae.
A alta biodiversidade da região atrai pesquisas básicas de zoologia e botânica, como aquelas que envolvem biologia, taxonomia, sistemática e filogenética. Atrai também pesquisas em ecologia, que buscam compreender a relação das espécies umas com as outras e com o meio físico.
Apesar de já ter sido bastante pesquisado, o PARNASO ainda apresenta muitas lacunas de conhecimento. Historicamente, as pesquisas científicas se concentraram em poucas áreas de fácil acesso do parque, resultando em grandes áreas pouco exploradas. A ampliação do parque, em 2008, adicionou novas áreas pouco conhecidas para a ciência.
A grande amplitude altitudinal do parque – que começa em 80m e vai até 2263m no topo da pedra do Sino – é um dos fatores que pode explicar a grande riqueza de espécies, e faz desta área um excelente laboratório para estudar a distribuição e adaptação de organismos a gradientes altitudinais.
As atividades turísticas desenvolvidas no parque trazem a demanda por pesquisas na área de turismo, impactos em trilhas e planejamento. A relação do parque com sua área de entorno e as comunidades humanas que ali vivem é outra lacuna de conhecimento que pode ser explorada por pesquisas em ciências sociais, geografia e planejamento urbano e ambiental.
Além destes, existem muitos outros campos de pesquisa que podem ser explorados no Parque Nacional da Serra dos Órgãos e região.
