主要保護對象是世界珍禽褐馬雞和我國特有樹種白皮松。遼東櫟林是五鹿山自然保護區(qū)闊葉林的優(yōu)勢種，也是本區(qū)的地帶性、標志性植物。區(qū)內有高等植物103科，449屬，965種；共有動物409種，瀕危動物種有：金錢豹、黑鸛、游隼、灰背隼等。分布于五鹿山的國家級保護動物有黑鸛、金雕、大天鵝、獵隼、褐馬雞、原麝等30余種。在植被類型中有5大植被類型組，8種主要植被型、41個群系，是山西省野生動植物資源最豐富的地區(qū)之一。
白皮松林主要分布在深家溝、黑虎溝、山底等地。白皮松因樹皮常有不規(guī)則的鱗片狀剝落，故而又稱蛇皮松或蟠龍松，樹形高大，壽命較長，是中國特有的珍貴樹種，也是東亞針葉樹種中唯一的三針松。白皮松是比較穩(wěn)定的森林植物群落。褐馬雞是我國的特產鳥類，現(xiàn)僅分布于山西省呂梁山脈以及河北、北京等地的部分林區(qū)。五鹿山自然保護區(qū)是山西省第二批成立的以保護褐馬雞為主的保護區(qū)之一，五鹿山自然保護區(qū)在保護褐馬雞方面具有特殊重要的保護價值。