Originalmente a Serra do Caldeirão revestia-se de sobreiros e azinheiras e era habitada por águias, grifos, bufos, grous, perdizes, coelhos, corços e lobos. A devastação da vegetação espontânea, devido à prática agrícola, diminuiu os habitats conduzindo algumas espécies à extinção.
Nos anos 30 do séc.XX, a Campanha do Trigo intensificou a destruição do coberto arbóreo da serra. Já nos anos 60/70 iniciou-se a plantação de pinhais e eucaliptais destinados á produção de madeira e pasta de papel.
Atualmente o cultivo de cereais é muito reduzido, os solos que antes eram cultivados foram invadidos por estevais. A abundância da esteva revela o empobrecimento do solo devido ao intenso cultivo e á erosão. Este arbusto tem importância ecológica uma vez que, sendo uma espécie pioneira, abre, gradualmente, caminho ao aumento da biodiversidade. Nos locais mais áridos o esteval inclui plantas como o sargaço, o rosmaninho, a erva-ursa e os tojos. Onde a humanidade é maior esta formação diversifica-se englobando o medronheiro, o estevão, o rosmaninho-verde e várias espécies de urzes. Os estevais são habitat do musaranho-de-dentes-branco-anão (o menos mamífero do mundo – 3,5 a 5,0 cm), do coelho, da toutinegra-de-cabeça-preta, entre outros. O sobreiro encontra-se em manchas densas ou disperso pelos estevais.
Os núcleos de sobreiros mais tranquilos abrigam uma diversificada fauna que inclui mamíferos como o saca-rabo, a gineta, a raposa e o javali. O lince-ibérico, que outrora abundava nesta serra, é quase inexistente. O gaio, o papafigos, o rouxinol, o chapim, o peto-verde, o raro pica-pau-malhado-pequeno, a trepadeira-azul, as águias, o mocho-galego e o bico-grossudo são algumas das aves que vivem nos sobreirais. As linhas de água da serra, de regime torrencial, são muito encaixadas. A vegetação ripícola inclui o loendro, o folhado, a roseira-de-cão, o freixo, o salgueiro e a silva. O sapo-comum, a rã e o guarda-rios são algumas das espécies faunísticas dependentes destes ricos ambientes ecológicos.