Le parc national de Tsimanampesotse comprend un lac alcalin peu profond avec des eaux libres et des vasières bordées d’une végétation halophyte. Ces habitats abritent d’importantes colonies de reproduction du grèbe malgache (Tachybaptus pelzelnii), classé En danger. On estime que 90 % de la flore et de la faune recensées sur le Site sont endémiques. Le plateau calcaire est dominé par des baobabs, des banians et des fourrés xérophiles. Il constitue un habitat approprié pour les oiseaux de rivage migrateurs, notamment les flamants roses et les flamants nains. Le Site abrite également des mammifères menacés au niveau mondial, tels que le lémur catta (Lemur catta), le propithèque de Verreaux (Propithecus verreauxi) et le lépilémur à pattes blanches (Lepilemur leucopus). Les cours d’eau souterrains et les réseaux de grottes calcaires abritent plusieurs espèces spécialisées, notamment des chauves-souris, des reptiles et le poisson aveugle Typhleotris madagascariensis. Le Site revêt une importance culturelle de longue date pour les communautés locales, comme en témoignent ses associations spirituelles et historiques.