Svampe
Dyrehaven er en enestående svampelokalitet. Siden 1980 er der registreret omkring 65 rødlistede svampearter i Dyrehaven (14 truede (E), 30 sårbare (V), 21 sjældne (R)). Den er den lokalitet i Danmark, hvor der er registreret flest sjældne og hensynskrævende svampearter.
Som eksempel kan fremhæves de ofte store og farvestrålende vokshatte, hvoraf der er fundet 35 arter (rødlistede + ikke-rødlistede).
Overdrevssvampene i Dyrehaven omfatter en række sjældne arter, der kun er fundet få steder i Danmark. De fleste af disse arter er også sjældne i resten af Europa.
Overdrevssvampene er meget pletvis udbredt. De bedste arealer er antaget at falde sammen med, hvor bønderne havde kvæg på græs inden overgangen til dyrehave. Foruden gammel jordbund kræver overdrevssvampene lav vegetationshøjde, hvilket kan sættes i forbindelse med mulighederne for sporespredning.
Planter
I Dyrehaven er der registreret følgende planter, der er typiske for overdrev: tidlig dværgbunke, vellugtende gulaks, enghavre, hjertegræs, kamgræs, katteskæg, smalbladet rapgræs, vår-star, bakkesvingel, fåresvingel, tandbælg, markfrytle, kratfladbælg, håret høgeurt, vild hør, lancetbladet høgeurt, vild hør, kattefod, markkrageklo, knoldet mjødurt, almindelig mælkeurt, bakkenellike, almindelig pimpinelle, rødknæ, sølvpotentil, lav skorzonér, gul snerre, lyngsnerre, lav tidsel, bredbladet timian, smalbladet timian og hundeviol.
Også ved vådområderne forekommer der flere interessante arter. På rødlisten som sårbar (V) er gul star. På rødlisten som sjælden (R) er Hartmanns star og sort pil. På gullisten som opmærksomhedskrævende (X) er svømmende sumpskærm, vandportulak og ræve-star.
Hvirvelløse dyr
I Dyrehavens vandhuller findes lægeigle, der er på den europæiske rødliste. Den lever mest af store snegle og suger også blod, mest fra padder og fisk. Tidligere blev den brugt af mennesker til åreladning mod sygdomme.
Sumpvindelsnegl er på EU’s habitatdirektiv bilag II (dyre- og plantearter af fællesskabsbetydning, og hvis bevaring kræver udpegning af særlige bevaringsområder). Sneglen blev i 1999 fundet i Mølleådalen (Stampen og nedstrøms Rådvad). Disse steder er de eneste steder i Danmark, hvor sneglen er registreret i de senere år.
Den store karakteristiske edderkop hvepseedderkop blev fundet i Danmark første gang i 1992 i Dyrehaven. Arten er siden dukket op flere andre steder i Danmark. Arten er ikke registreret i Dyrehaven siden det første fund, men da den i øvrigt er i fremgang, er der potentiel mulighed for, at den igen vil kunne træffes i Dyrehaven. Den foretrækker varme lokaliteter.
I flere vandhuller findes gællefødderne damrokke og fereje. Damrokke forekommer i Danmark kun på et par enkelte lokaliteter uden for Dyrehaven, og den er også meget sjælden uden for Danmark. Flodkrebs er på rødlisten som sårbar (V).
Vandkalven Hydroporus fuscipennis er på rødlisten som sårbar (V). Vandkalven Agabus labiatus er på gullisten som opmærksomhedskrævende (X).
På nogle åbne områder findes veludviklede tuer af gul engmyre, der stort set kun lever af den honningdug, som rodlus producerer, men kan dog også æde rodlusene. Normalt passer de godt på deres rodlus, bl.a. flytter de rundt med dem og anbringer dem steder, hvor forholdene er optimale. F.eks. bringer de lusene længere ned i tuen i tørkeperioder og om vinteren. Foruden disse rodlus dækker de deres behov for proteiner ved at spise forskellige jordboende insekter og små hvirvelløse dyr. Da engmyrers tuer opbygges meget langsomt, tyder forekomst af veludviklede tuer på lang tids kontinuitet.