La morfologia del terreno, caratterizzata da una serie di cordoni dunali paralleli alla linea di costa e alti circa 5 m, e la falda acquifera relativamente elevata, influiscono molto sull’articolazione della vegetazione, favorendo il bosco di leccio (Quercus ilex) sulle parti più alte e aride delle dune ed il querceto a farnia (Quercus robur) nelle depressioni infradunali più umide. Il passaggio tra lecceta e querceto non è tuttavia sempre molto netto e i due tipi di vegetazione spesso si compenetrano e si sovrappongono, con la partecipazione anche di altre specie arboree, come l’orniello (Fraxinus ornus), il pioppo nero e bianco (Populus nigra, Populus alba), qualche raro esemplare di tiglio (Tilia cordata) ed albero di Giuda (Cercis siliquaster). Della pineta artificiale, originariamente molto diffusa, si osservano ormai solo pochi gruppi di grandi esemplari (Pinus domestica, Pinus pinaster), ma lungo i sentieri e nelle radure non è rara la presenza di piantine nate spontaneamente.
Molto importante per la ricchezza di biodiversità della Riserva è la presenza di spazi aperti non coperti dal bosco, dove si possono ancora osservare le specie erbacee ed arbustive tipiche del litorale sabbioso. Questi ambienti costituiscono un habitat chiamato “duna grigia” caratterizzato da una serie di specie erbacee capaci di sopravvivere su terreni sabbiosi, aridi e molto caldi. Specie tipiche della duna grigia sono alcune specie di licheni del genere Cladonia, alcuni muschi (Syntrichia ruraliformis) ed erbe quali Teucrium polium e Sanguisorba minor. Nelle zone di passaggio tra l’habitat di duna grigia ed il bosco si osserva un altro habitat denominato “dune costiere con ginepro”, caratterizzato dalla presenza di specie tipiche della macchia mediterranea, come il ginepro (Juniperus communis), l’asparago pungente (Asparagus acutifolius) e il Teucrium chamaedrys. Questi habitat relittuali rischiano di scomparire per l’invadenza del bosco che tende spontaneamente ad occupare le aree aperte. La loro permanenza è tuttavia molto importante per garantire la presenza di molte specie animali legate a questi specifici ambienti, come insetti, rettili, e uccelli, come ad esempio il raro succiacapre (Caprimulgus europaeus).
Con successivi interventi di ricomposizione ambientale, sono stati realizzati all’interno di Bosco Nordio più di una quindicina di stagni di diverse dimensioni e con profondità e pendenza delle sponde variabili, in modo da differenziare gli habitat e rendere massima la biodiversità ospitata. Gli stagni si alimentano grazie alla falda idrica che in questa zona, vicina al fiume Adige, è situata ad una profondità inferiore ad un metro. Lungo le sponde crescono salici (Salix cinerea, Salix alba, Salix rosmarinifolia), pioppi (Populus nigra e Populus alba) e numerose specie erbacee palustri, alcune iscritte nella lista rossa nazionale e regionale delle specie rare: carice punteggiata (Carex punctata), piantaggine palustre (Plantago altissima), ibisco litorale (Hibiscus pentacarpos), falasco (Cladium mariscus), eufrasia di Marchesetti (Euphrasia marchesettii), sedanina selvatica (Sium latifolium) e lisca di Laxmanni (Typha laxmannii).
La particolare collocazione geografica di Bosco Nordio, unitamente alla diversità di biotopi presenti, determinano interessanti presenze faunistiche. Il bosco è il luogo di rifugio e di caccia per vari mammiferi, come volpe, tasso, donnola, faina, lepre, arvicole, toporagni, riccio e talpa. Nella Riserva vi sono ancora alcuni esemplari di daino, mentre più recente è la comparsa del capriolo come anche quella dell’istrice. Interessante è anche la presenza dei chirotteri, come nottola comune, serotino comune, pipistrello di Savi e pipistrello albolimbato. La Riserva è un importante sito di nidificazione e di rifugio per molte specie di uccelli, alcune delle quali tipicamente forestali ormai rare nelle zone di pianura. Tra le specie che nidificano nella Riserva vi sono torcicollo, sparviere, assiolo, poiana, picchio rosso maggiore, cinciarella, cinciallegra, colombaccio, ghiandaia e rigogolo. L’area è particolarmente importante per gli anfibi e i rettili presenti in abbondanza con molte specie. Alle comuni rane, si affiancano raganella, rospo smeraldino e rospo comune. Sono presenti anche due specie di tritoni: il tritone crestato e il tritone punteggiato. Grazie ad uno specifico progetto di introduzione, è presente una popolazione di pelobate fosco, un rospo particolarmente raro. Per quanto concerne i rettili, va citata la popolazione di almeno un centinaio di individui di tartaruga terrestre, introdotta negli anni ’70 dal Corpo Forestale che si riproduce naturalmente nella Riserva; altri rettili presenti sono la testuggine, il biacco, la natrice dal collare, la lucertola comune, la lucertola campestre, il ramarro.