Ekosistem di Taman Nasional Tambora terbagi menjadi ekosistem hutan dataran rendah, ekosistem hutan pegunungan dan ekosistem savana. Tumbuhan hidup dalam hutan musim, hutan hujan tropis dan hutan savana. Tumbuhan yang tumbuh subur di dalam wilayahnya antara lain Lepidagathis eucephala, Achyranthes bidentata, Colocasia gigantea, dan Dichrocephala chrysanthemifolia. Di dalam Taman Nasional Tambora terdapat primata, reptil, mamalia, hingga burung. Jenis burung endemiknya yaitu kakatua kecil jambul kuning. Spesies burung yang telah diketahui sedikitnya 43 jenis. Ekosistem yang beragam menjadi Taman Nasional Gunung Tambora menjadi kawasan pariwisata alam. Taman nasional ini juga dijadikan sebagai tempat wisata geologi yang mengenalkan sejarah letusan Gunung Tambora.

Kawasan Taman Nasional Tambora juga dihuni oleh satwa yang dilindungi maupun yang tidak dilindungi. Jenis burung yang dapat ditemukan adalah kakatua kecil jambul kuning, nuri kepala merah, kirik-kirik australia, ayam hutan hijau, srigunting, bentet kelabu, punglor kepala hitam, isap madu australia, isap madu topi sisik, alap-alap layang, dan elang bondol. Beberapa jenis mamalia yang dapat ditemui adalah rusa timor. kera abu-abu, dan babi hutan. Terdapat pula jenis reptil seperti biawak dan ular piton. Bagian dari ekosistem yang dimanfaatkan oleh masyarakat setempat adalah lebah madu yang diambil madu dari sarangnya.