Das Memorial beherbergt eine große Anzahl von Pflanzen und Tieren, die im Südwesten der Vereinigten Staaten heimisch sind. Die Natur hier ist typisch für die obere Sonora-Region und die Berge von Südost-Arizona. Zu der Pflanzenwelt der tiefergelegenen Abschnitte gehören Wüstengräser und Sträucher, sowie Honig-Mesquite und Wüstenweiden entlang der kurzlebigen Rinnsale. Waldgebiete mit Eichen, mexikanischen Pinien und Lärchen beherrschen den oberen Canyon, während Arizona-Platanen und Walnußbäume die Läufe der Rinnsale säumen.

Weitere Mitglieder der hiesigen Vegetation sind der Manzanita mit seiner unverwechselbaren roten Rinde, die Agave oder Jahrhundertpflanze, Schotts Yucca, Sacahuista (Bärengras) und Sotol ("Wüstenlöffel"). Zu den Kakteenarten zählen Pin Cushion ("Nadelkissen"), Regenbogen-, Prickly Pear ("Stachelbirnen") und Teddybär-Kakteen. Viele dieser Pflanzen stellen wichtige Nahrungsquellen für die Tiere dar, die sich mit Manzanita-Beeren, Piniennüssen, Yucca-Samen, Agaveherzen und den fleischigen Blättern des Prickly-Pear-Kaktus ernähren.

Zu den Säugetierarten, auf die man öfter trifft, gehören Weißschwanz-Rehe, Peccarys oder Javelinas (ein schweineähnliches Tier), Kojoten, der langschwänzige Coatimundi und der Graufuchs. Außerdem leben noch der weit menschenscheuere Rotluchs, Braunbär und Puma im Park.

Das Coronado National Memorial ist vielleicht am besten bekannt für seine mannigfaltigen Vogelarten, von denen zu jeder Jahreszeit viele verschiedene Arten zu beobachten sind. Es wurden mehr als 140 Arten erfaßt, darunter ungefähr 50 Nichtzugvögel. Im Memorial am häufigsten zu sehen sind der Eichelspecht, der graue Eichelhäher, die Gambel- und die Montezuma-Wachtel, der gekrönte Sperling, das bunte Rotschwänzchen, die Weißflügel-taube, sowie zahlreiche Kolibri-Arten.