Из обнаруженных на сегодняшний день в заповеднике «Кологриский лес» более чем 550 видов сосудистых растений  61 вид занесён в Красную книгу Костромской области, среди них находящиеся под угрозой исчезновения в регионе диплазиум сибирский, гроздовник виргинский и осока волосовидная.

В Красную книгу России занесены 4 представителя семейства орхидных – башмачок настоящий, надбородник безлистный, пальчатокоренники Траунштейнера и балтийский. А также 4 вида лишайников: лобария лёгочная, нефромопсис Лаурера, лептогиум Бурнета и менегацция пробуравленная. Сохраниться в заповеднике им помогли старые нерубленые леса с особым микроклиматом.

В 2012 году на территории заповедника обнаружен краснокнижный гриб – саркосома шаровидная.
Из представителей фауны 11 видов занесены в Красную книгу России: хариус европейский, подкаменщик обыкновенный, скопа, змееяд, беркут, кулик сорока, большой кроншнеп, филин, обыкновенный серый сорокопут, европейская белая лазоревка, среднерусская белая куропатка.

Из Красной книги Костромской области в заповеднике зарегистрированы 62 вида – более 70%.