Ekosistem dalam Kawasan TNBT Berupa Hutan Hujan Tropika Dataran Rendah, karena memiliki iklim yang sangat basah, tanah kering dan ketinggian dibawah 1000 m dpl. Secara Fisiografi Ekosistem TNBT tergolong unik karena menempati suatu kawasan perbukitan yang cukup curam ditengah-tengah yang terletak di dataran sebelah timur Sumatera serta terpisah sama sekali dari dengan pegunungan Bukit Barisan.

Berdasarkan perbedaan struktur tegakan, komposisi jenis dan fisiognaminya kawasan TNBT terdiri dari beberapa tipe ekosistem yaitu hutan alam primer, hutan alam bekas tebangan, dan semak belukar.



Hutan Diptero carpaceae

Sekitar 1500 species tumbuhan terdapat di TNBT yang sebagian diantaranya berupa jenis-jenis komersil penghasil kayu, kulit, getah, buah, pangan,  obat-obatan  dan tumbuhan langka yang dilindungi.Jenis tumbuhan penghasil kayu didominasi oleh suku Dipterocarpaceae, dan terdapat ratusan jenis dari suku tersebut, contohnya jenis Meranti.Jelutung adalah salah satu jenis tumbuhan penghasil getah di TNBT, yang tersebar dalam kawasan, Jelutung tergolong pohon bertajuk paling tinggi dihutan dan mencapai ukuran diameter batang yang besar. Kayu Jelutung masuk dalam suku Apocynaceae dan bergetah putih.Jenis tumbuhan penghasil buah di TNBT diantaranya Tengkawang, Petai, Durian, Duku, Aren dll. Bagi masyarakat yang ada disekitar kawasan, pemanfaatan hasil hutan ikutan yang berupa buah-buahan sangat berguna untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari.Jenis-jenis tumbuhan yang sering dijadikan bahan obat antara lain : Akar Kancil (Smilac zeylanica) untuk tonikum/Obat kuat, Akar kuning (Arcongelia flaua) untuk obat sakit kuning, Bayur (Pterospermum blumeanom) untuk memperlancar kelahiran, Akar kumis kucing (Orthsiphon aristatus) untuk sakit pinggang, Pasak bumi (Eurycoma langifolia) untuk sakit malaria, dll.Jenis    tumbuhan     yang     tergolong langka di  TNBT seperti Salo (Johannes tesmania altrifrons), Rafflesia sp. dan Amorphophallus sp. Jenis Amorphophallus (bunga bangkai) banyak ditemukan didaerah penyangga TNBT, bunga ini waktu mekar mencapai tinggi total 3 meter dengan ciri-ciri berwarna loreng hitam kecoklatan dan hijau tua. Jenis Rafflesia haseltii (Cendawan mukarimau) ditemukan didusun Tanah Datar. Pertumbuhan bunga dimulai dari knop ukuran 0,5 cm sampai bunga mekar sempurna Rafflesia haseltii         berdiameter 20 – 50 cm.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Danielson dan Heegraard tahun 1994, dikawasan TNBT tercatat minimal 59 jenis mamalia, 198 jenis burung , dan 18 jenis kelelawar. Beberapa jenis satwa liar yang ada di TNBT antara lain :

Mamalia :
Siamang (Symphalangus syndactylus), Beruk (Macaca fascicularis), Lutung (Presbytis cristata), Kukang (Nyctices coucang), Harimau Sumatera (Panthera tigris sumatrensis), Macan dahan (Neofelis nebulosa), Kucing congkok (Felis bengalensis), Kucing batu (Felis marmorata), Tapir (Tapirus indicus), Musang pandan (Vivertangalunga), Binturong (Artictis bintur), Kijang (Muntiacus munjak), Kambing hutan (Capricornis sumatraensis), Kancil (Tragulus javanicus), dll.

Tapir

Aves :
Kuaw (Argusianus argus), Punai kecil (treron olax), Murai batu (Copsychus malabaricus), Pelatuk apai (Dryyocopus javensis), Elang bido (Spilornis cheela), Beo (Graucula religiosa), Rangkong (Rhinoplax sp), Itik liar Sumatera (Cairina scutulata), Bangau (Ciconia stormi), Burung Paok (Pitta granatina), Rangkong Gading (Rhyriceros corrugatus), Kancilan (Malacopteron albogulare), dll.



Rongkong  gading