甘肃敦煌西湖国家级自然保护区属内陆湿地和水域生态系统自然保护区，主要保护对象为湿地生态系统、荒漠生态系统和珍稀野生动植物及其生境。
普氏野马
截至2013年，保护区有昆虫种类42种，有鱼类8种，两栖类2种，爬行类13种，鸟类141种，哺乳类32种，总数为196种。其中，国家一级保护野生动物有双峰驼、金雕、黑鹳、小鸨、大鸨、波斑鸨6种；国家二级保护野生动物有赤颈鸊鷉、岩鹭、草原雕、灰背隼、猞猁、鹅喉羚等33种。
另外，属于有益或有重要经济和科研价值的陆生野生动物（简称“三有”动物）有花背蟾蜍、西域沙虎、沙蟒、赤麻鸭、斑鸫、金眶鸻、赤狐、狼等111种；列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》的有白琵鹭、大天鹅等36种；列入《中华人民共和国政府和日本国政府保护候鸟及栖息环境协定》的有大白鹭、苍鹭、凤头潜鸭等32 种；列入《中华人民共和国政府和澳大利亚政府保护候鸟及栖息环境的协定》的有红脚鹬、矶鹬、普通燕鸥、白腰雨燕、白鹡鸰等11种。
截至2013年，保护区共有种子植物80种，其中裸子植物1种，被子植物79种，分属于23科、61属。属于国家级保护植物3种，裸果木、胡杨、梭梭。
保护区本地植被以超旱生和旱生植物为主，乔木树种仅有胡杨和梭梭，主要是旱生和超旱生的灌木、半灌木和小半灌木，如：膜果麻黄、泡泡刺、红砂、猪毛菜、多枝柽柳、花花柴和尖叶盐爪爪等；草本植物中芨芨草、芦苇、花花柴、胀果甘草和骆驼刺等常组成盐化草甸的建群种。
