La Basse Wanchie regroupe une mosaïque de groupements végétaux typiques des fonds de vallées ardennais non enrésinés: jonchaies acutiflores, magnocariçaies à laîche paniculée, moliniaies, des filipendulaies à reine des prés, nardaies, ... Les vallons comportent un gradient d'humidité décroissant du fond vers les bords plus ou moins relevés. La description de la végétation donnée ci-dessous est basée sur le travail de OVERAL (1980) (relevés 205, 297, 306 du tableau 31; 308 du tableau 26, 304 du tableau 27, 296 et 298 du tableau 41), complété par des observations non publiées de J. Saintenoy-Simon datant du 5 juin 1990.
Un relevé fait au bord d'un ruisselet diverses espèces, notamment de bas-marais acides: Menyanthes trifoliata, Comarum palustre, Caltha palustris, Carex rostrata, C. canescens, Scutellaria galericulata, Persicaria bistorta, Lotus pedunculatus, Galium uliginosum, Angelica sylvestris, Lychnis flos-cuculi, Cardamine pratensis, accompagnés d'Equisetum fluviatile, Achillea ptarmica, Crepis paludosa, Valeriana dioica, Eriophorum angustifolium, etc.
Des berges moins humides ont révélé une abondance de Juncus effusus, Carex nigra, Filipendula ulmaria, Valeriana dioica, Myosotis nemorosa, Rumex acetosa, Ranunculus acris, Angelica sylvestris et Dactylorhiza majalis. Cette orchidée est assez fréquente dans la réserve, de même que Dactylorhiza maculata (subsp. arduennensis selon Overal). Deschampsia cespitosa et Persicaria bistorta peuvent former des groupements quasi monospécifiques. Ces végétations se rattachent au Filipendulion et Junco-Molinion.
Une belle magnocariçaie à Carex paniculata traduit sans doute l'existence d'eau un peu plus riche en bases (Magnocaricion).
La nardaie à Nardus stricta occupe les buttes résultant vraisemblablement d'activités humaines, où Carex pilulifera, Galium saxatile et Potentilla erecta sont les espèces les plus fréquentes. OVERAL (1980) y a observé également Danthonia decumbens et Pedicularis sylvatica (Nardio-Galion).
En l'absence de gestion, les prairies humides sont progressivement envahies par des buissons de Salix aurita (Salicetalia auritae), parmi lesquels on peut rencontrer Populus tremula, Betula pendula, B. pubescens, Frangula alnus et parfois Quercus petraea. Localement est établie une aulnaie-boulaie à Carex elongata extrêmement marécageuse. On y trouve également Glyceria fluitans, Cardamine amara, Equisetum sylvaticum, Dryopteris carthusiana, Scirpus sylvaticus, etc. (Alnetalia glutinosae).
En bordure de la réserve, une hêtraie acidophile regroupe entre autre Deschampsia flexuosa, Luzula luzuloides, Maianthemum bifolium, Vaccinium myrtillus, Convallaria majalis, Dryopteris dilatata (Luzulo-Fagion).
La faune de la réserve de Basse Wanchie a fait l'objet de divers recensements et peut être considérée comme assez bien connue, tout au moins pour certains groupes comme les oiseaux et les papillons de jour.
Les mammifères sont représentés par des espèces fréquentes en Ardenne comme le cerf (Cervus elaphus), le sanglier (Sus scrofa), le chevreuil (Capreolus capreolus), le renard roux (Vulpes vulpes), le chat sylvestre (Felis sylvestris), la martre des pins (Martes martes), la fouine (Martes fouina), le putois (Putorius putorius), l'hermine (Mustela erminea), la belette (M. nivalis). Des mouflons (Ovis sp.) sont parfois observés sur le site; ils proviennent de la population issue d'introductions locales durant les années 1950-1960.
De nombreuses espèces d'oiseaux fréquentent la vallée et peuvent y nicher. La cigogne noire (Ciconia nigra) est régulièrement notée, et ce depuis au moins mai 1988, époque correspondant au début de son retour comme nicheur en Wallonie. La buse variable (Buteo buteo), l'épervier d'Europe (Accipiter nisus), l'autour des palombes (Accipiter gentilis), le hibou moyen-duc (Asio otus) et la chouette hulotte (Strix aluco) sont les rapaces les plus présents. Le baguage a montré que le site constitue une halte migratoire pour nombre de passereaux.
Parmi les amphibiens, on y signale notamment la salamandre tachetée (Salamandra salamandra) et le triton alpestre (Ichthyosaura alpestris).
L'entomofaune locale n'est que très partiellement connue. Les papillons de jour, ou rhopalocères, constituent, comme souvent, le groupe le mieux documenté, avec comme espèces remarquables le cuivré écarlate (Lycaena hippothoe), le cuivré de la bistorte (Lycaena helle), la mélitée du mélampyre (Melitaea athalia), le nacré de la bistorte (Boloria eunomia), le moiré franconien (Erebia medusa) et le petit collier argenté (Boloria selene).
Dans le cadre de la gestion par pâturage, un travail de fin d'études s'est attaché à étudier les communautés de Coléoptères coprophages (CLINAZ, 2000); au total, onze espèces d'Aphodiidae ont été recensées (identification G. Miessen): Acrossus depressus (ab. caminarius), Acrossus rufipes, Agrilinus ater, Agrilinus rufus (= scybalarius), Volinus (= Chilothorax) sticticus, Colobopterus erraticus, Esymus pusillus, Melinopterus prodromus, Otophorus haemorrhoidalis, Aphodius fimetarius, Teuchestes fossor, auxquelles s'ajoute un bousier, Anoplotrupes stercorosus.