Флора и фауна Глубокого озера уникальны: здесь обитает 52 вида микроскопических рачков и, как минимум, один вид крупных раков. Традиционные щука, окунь, ерш, лещ, плотва, линь, уклейка, золотой карась, верховка, вьюн, ротан и налим тоже присутствуют. Берега озера также привлекают грибников, сборщиков ягод и «диких» туристов с палатками и гитарами.
На озере находится гидробиологическая станция Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова. Основана она была еще в царские времена, в 1891 году, самое старое здание станции построено в 1905 году. Многие годы здесь даже издавался журнал «Труды гидробиологической станции на Глубоком озере». Работники станции наблюдают за динамикой численности популяций планктонных и фитофильных беспозвоночных, их миграциями и ролью рыб в экосистеме.