Bergrunden i reservatet består till största delen av granit och leptit. De sura bergarternas vegetation skiljer sig avsevärt från den som påträffas i skärgårdens kalkrika områden, där växtligheten är rikare och ymnigare. Floran i Bullerö naturreservat är typisk för mellan- och ytterskärgården. På öarna i västra delen av reservatet dominerar hällmarkstallskog. Öarnas skogstäcke glesnar österut och barrträden ersätts av lövskog med al, asp, björk, och ask. De lågvuxna lövträden bildar en maritim lövskog, en naturtyp som är unik för Stockholms och Ålands skärgårdar. På de magra hällmarkerna finns också små kärr med vitmossor och hjortron. I kanterna växer kråkris, ljung och odon. Ytterskärgårdens vegetation för tankarna till den svenska fjällvärlden. Mycket blåst, hårda vintrar och regnfattiga somrar sätter sin prägel på naturen i skärgården liksom i fjällvärlden.

Reservatets saltstänkta och karga klippstränder tillhör lavarna. Strax ovanför vattenytan växer den svarta och hala saltlaven. Den enda växt som klarar av att ständigt översköljas av saltvatten. Utom räckhåll för vågornas skvalp växer ett bälte av kartlavar tätt tryckta intill berget. Till kartlavarna hör den vackert färgade praktlaven. Större växter påträffas endast i klippskrevor och på stenstränder, där fackelblomster och strandaster bildar färggranna rabatter. De öppna markerna på de inre delarna av Bullerö och Rågskär, de två största öarna i reservatet, sköts genom bete och slåtter. Utan skötsel skulle ängarnas och hagens växter konkurreras ut av högväxande gräs, örter och lövsly.

I reservatet finns ett rikt fågelliv. Till karaktärsfåglarna hör ejder, vigg, svärta, knipa, skrak och många måsfåglar. Drillsnäppa, rödbena, strandskata, roskarl och näktergal är andra arter som man kan se och höra i reservatet. Här häckar också skärgårdens gigant – havsörnen. Havsörnen är liksom många andra arter störningskänsliga under sin häckningstid. Därför finns tre fågelskyddsområden i reservatet och de är Långskär, Koskären och Rågskär med tillträdesförbud från 1 februari till 15 augusti.