目前，保护区有各种高等植物1676种，占全疆已知高等植物总数量的51％。脊椎动物221种，昆虫420种，大型真菌143种，生物多性极其丰富，是我国珍稀生物物种的集中分布区，被称为“中国的最后净地和不可多得的天然基因库”。

夏尔希里地区植被是我国内陆植被的重要组成部分，其植被发生、形成与夏尔希里地区的环境密不可分。地处我国西北部的夏尔希里地区正好位于欧亚大陆中心，自然地理几经变迁，造成了各个植物区系的接触、混合和特化，受中亚、蒙古、西伯利亚的影响，过渡明显，生物种群多样，植被组成从低等植物到高等植物，种类多样。夏尔希里自然保护区内野生植物有1676种，分属81科513属，其中有红门兰、斑叶兰等珍稀兰科植物以及蒙古黄芪、雪莲、紫草、梭梭、甘草、肉苁蓉等国家重点保护植物60余种，还蕴藏着繁多的食用、药用、观赏、芳香、固沙、蜜源、纤维植物等植物资源，其中有许多种类是重要的生物物种基因库，据初步调查，保护区约有陆栖动物和鸟类179种，其中属 国家重点保护的动物有35种：主要为雪豹、北山羊、棕熊、猞猁、马鹿、盘羊、苍鹰、草原雕、雪鸡、雕鸮、短耳鸮等，保护区是珍稀、濒危野生动植物的天然分布区。同时，这里又是中国新疆西北部重要的鸟类迁徙地、繁殖地、越冬地，成为我国一座独特的生物基因宝库。

保护区原为中国和哈萨克斯坦共和国的争议区，根据1998年7月4日中哈两国签署的《关于中哈国界补充规定》，中哈堪界第四组于1999年5月—1999年9月进入该区堪界，将夏尔希里地区22000公顷和阿拉山口5800公顷划归中国。区内无任何经济活动和常住人口，只有当地边防驻军。夏尔希里自然保护区内无居民居住和无人为的生产经营活动。沿边界有边防驻军，保护区工作人员15名（户），另聘有管护员10名，总人口46人。

境内有雪山、高山草甸、山地森林、戈壁荒漠等多种地貌类型，生态种群分布同时受中亚、蒙古及西伯利亚植物区系的影响，是多种珍稀野生动植物的集中分布区，保护价值极高。