De Drentsche Aa heeft fraaie bloemrijke weilanden en trekt veel weide- en watervogels aan. De zeldzame ijsvogel broedt er. Ook de graspieper, een vogel die het in Nederland moelijk heeft, vertoeft er graag. Hij broedt bij voorkeur op polletjes en die zijn in de extensief beweide weilanden van de Drentsche Aa in ruime mate aanwezig.

Langs de beken groeien verschillende soorten orchideeën. Omdat de Drentse Aa voor een deel door kwelwater wordt gevoed, heeft het gebied een bijzondere plantengroei. De totale Nederlandse flora kent 1400 plantensoorten, maar liefst 800 daarvan komen in de Drentsche Aa voor.