Mimo tego, iż Polinezyjczycy oraz później Europejczycy zaburzyli ekosystem poprzez przywożenie obcych gatunków, wyspy te zachowały wiele z pierwotnej bioróżnorodności. W rozległych rafach koralowych Papahānaumokuākea znaleźć można ponad 7 tys. różnych gatunków. Z wielu żyjących na wyspach gatunków ponad 1700 jest endemicznych dla Hawajów. Z tego powodu region ten został nazwany „Galapagos Ameryki”.
Mimo że na tych wyspach wybijanie zwierząt nie stanowiło takiego problemu jak na głównych wyspach Hawajów, od końca XIX do XX wieku rybacy oraz myśliwi wytrzebili znaczne ilości ryb i ptactwa. Dużym problemem okazały się też myszy i króliki, które zostały przywiezione na Wyspę Lisianskiego i Laysan, a dzięki dobrym warunkom bytowym w połączeniu z brakiem drapieżników, rozmnożyły się tak bardzo, że na znacznych obszarach doszło do zniszczenia flory, w wyniku czego niektóre gatunki całkowicie wyginęły. W wyniku działań ochronnych w XX i XXI wieku udało się przywrócić stan zbliżony do naturalnego, odratować zagrożone gatunki, a na niektórych wyspach przywrócić gatunki lokalnie wymarłe.
Z roślin naczyniowych na wyspach tych występowały 52 gatunki rodzime (w tym jedna paproć i 14 jednoliściennych), z czego połowę stanowiły endemity, w tym 5 znanych z pojedynczych wysp.