保护区记录到浮游植物27种、水生维管束植物38科84种。水面群落的优势种为马来眼子菜、苦草、菹草、聚草、野菱。沼泽及滩涂群落以阿齐苔、白郎苔等苔属植物为优势种，总盖度达85%以上。
保护区记录到浮游动物13种、底栖动物23种、鱼类62种、两栖爬行动物21种、兽类52种。其中包括国家一级重点保护动物黑麂，国家二级重点保护动物胭脂鱼、虎纹蛙、鬣羚、穿山甲、水獭 、小灵猫等。
鸟类是升金湖动物中的最大群体。保护区已记录到的鸟类有230种，占安徽鸟类种类的46.8％。包括国家一级保护的7种，即白头鹤、白鹤、白枕鹤、白鹳、黑鹳、白肩雕、大鸨；国家二级保护的18种，分别是白枕鹤、灰鹤、白琵鹭、黄嘴白鹭、小天鹅、白额雁、小白额雁、鸳鸯、花脸鸭、白鹮、乌雕、白头鹞、草鸮、小鸦鹃、鸢、白尾鹞、普通狂、红隼。
升金湖自然保护区的主要保护对象为湿地生态环境及越冬水禽。
近些年来，随着经济的快速发展，长江中下游的众多湖泊都因经济开发造成的污染或围垦而不再适合水禽的栖息，升金湖却得以幸运地保存下来，成为难得的保存十分完好的重要湿地。升金湖水质良好、有机质丰富、浮游生物种类结构合理、软体动物种类多、含量高、水生维管束植物分布广，生物量大，生态系统具有很好的完整性和典型性。每年10月，升金湖随长江水位水降，露出大片浅水、泥滩、沼泽，成为水禽的良好栖息地，吸引大批雁鸭类、鹤类、鹳类、鸻鹬类、鸥类水禽前来越冬、停歇。每年在保护区内越冬水鸟84种，越冬水鸟数量超过10万只。其中，冬候鸟有61种，夏候鸟13种，留鸟4种，旅鸟6种。属中日候鸟保护协定的水鸟有54种，占该协定鸟种的45%;属中澳候鸟保护协定的水鸟有24种，占该协定鸟的34.2%。越冬候鸟中，以鸻形目鸟类最多，达25种，占该区冬候鸟的40.9%；雁形目23种，占37.7%；鹳形目13种，占21.3%；鸥形目6种，占9.8%。从动物区系组成上看，古北界水鸟53种，东洋界11种，广布种20种。其中属国家一类保护的有白头鹤(Grus monica)、白鹤(Grus leucogeranus)、白枕鹤(Grus vipio)、白鹳(Ciconia ciconia)、黑鹳(Ciconia nigra)、大鸨(Otis atra)6种;属国家二级保护的有白琵鹭(Platalea leucorodia)、黄嘴白鹭(Egrettaeulophotes)、小天鹅(Cygus columbianus)、白额雁(Anser albifroms)、小白额雁(Anser erythropus)、花脸鸭(Anas formosa)、灰鹤(Grus grus)等7种。
在升金湖越冬的白头鹤(Grus monica)，每年10月下旬迁至升金湖，次年3月下旬飞离，居留期约145天，越冬数量400-500只。主要越冬地点在升金湖上湖区域的大洲、烂稻陈、联合、杨娥头等处。越冬期喜在软泥地及草滩觅食，以苦草、肉根毛茛的地下茎为食，有时也取食蚌类及软体动物，具原始性和自然性，不同于在日本、南朝鲜等国家的白头鹤在稻田越冬，主要以稻谷为食。
在升金湖越冬的东方白鹳(Ciconia boyciana)，每年11月下旬迁至升金湖，次年3月飞离，居留期130天左右，数量约250只，占世界总数的1/8。东方白鹳以水生动物小鱼虾等为主要食物，是典型的肉食性水鸟。越冬期主要分布在升金湖上湖的大洲、联合及下湖的三千亩。
在升金湖越冬的小天鹅 ( Cygnus Cygnus)，数量5000-8000只，以水生植物的地下根茎为食。主要分布在上湖的联合、小西湖、赤岸、小路嘴等水位较深的区域。
在升金湖越冬的白琵鹭(Platalea leucorodia)，越冬期为140天左右，一般年份越冬数量在300只左右，数量最多时达到一千只。白琵鹭喜群体活动，个体间越冬行为表现有很强的一致性。觅食地水深在5-20cm，休息地水深小于70cm或水边陆地。在升金湖越冬的白琵鹭，主要分布于上湖的大洲、联合、小西湖及下湖的三千亩等浅水水域，以小鱼为主食。
在升金湖越冬的雁类有鸿雁(Anser cygnoides )、豆雁 ( Anser fabalis)、白额雁(Anser albifrons)、小白额雁(Anser erythropus)、灰雁(Anser anser)等5种，其中以鸿雁、豆雁数量最多最常见。鸿雁越冬总数达到4万只以上。在越冬期间，雁类主要分布于上、下湖区域的浅水、草滩及软泥地地带，以植物的地下根茎和地面茎叶为主食。升金湖是珍稀水鸟大鸨、黑鹳的良好栖息场所，也是鸻鹬类的主要越冬地之一。
2004年1-2月，中国国家林业和草原局与世界自然基金会开展的长江中下游水鸟调查显示：升金湖有6种物种的数量达到了国际重要意义的标准，包括全球受胁种的白头鹤和鸿雁。在升金湖越冬的国际重要物种有白头鹤、东方白鹳、鸿雁、豆雁、黑鹳、白琵鹭和小天鹅等。在此越冬的鸿雁占全球种群数量20%以上，在此越冬白头鹤占迁徙路线上种群数量20%以上，黑鹳占迁徙路线上种群数量10%以上，白琵鹭占迁徙路线上种群数量5%以上。升金湖湿地是长江中下游（五省一市）平原3个具有特别重要价值的地区之一，建议提名升金湖自然保护区为国际重要湿地。
为科学合理保护管理升金湖湿地生态和水禽鸟类资源，升金湖自然保护区编制了《安徽升金湖国家级自然保护区总体规划》，于2000年经国家林业和草原局批准实施。根据各区域功能将保护区划分为核心区、缓冲区、实验区三个部分。 其中，核心区10150公顷，位于保护区中心部位，主要由水面组成，是珍稀水鸟集中分布的区域。缓冲区10300公顷,位于核心区外围，由湿地、退耕还湖人工圩、滩涂组成，有一定数量的珍稀水鸟分布。实验区12890公顷，主要由保护区内沿湖四周的陆地部分组成，有一定数量的鸟类分布，是参观考察、教学实习、科普及环境保护教育的区域。
根据总体规划，保护区于2003年开始实施基础设施建设工程。目前，已建立保护区科教综合楼一座，面积为2300M2。建立长岭保护管理站、唐田保护管理站和5个保护点，保护站点建筑面积1000 M2。保护区内设置各种宣传牌、标志牌200块，埋设界桩500根。配备巡护管理车1辆，巡护快艇1艘、机动船1艘。架设供电、通讯线路24KM。保护区管理能力得到显著提高。
升金湖自然保护区建立以来，致力于科学管理、和谐管理、有效管理。坚持以科研为基础，宣传教育为中心，保护防范为重点，依法行政为手段，实现人与自然和谐相处。主要保护管理措施：一是建立健全管理机构，将自然保护区的管理工作列入政府工作任务。池州市政府于2000年成立了“升金湖国家级自然保护区管理委员会”，负责自然保护区与周边县区政府的协调与管理。保护区管理局配备了必须的相关专业技术管理人员，在湿地生态保护和水鸟资源保护等相关专业岗位上发挥着重要作用。二是重视法规宣传和环境教育工作，将保护管理纳入法制轨道。保护区经常向周边社区散发自然保护区条例等相关法规，宣传普及野生动物保护知识，提高周边社区群众保护自然与自然和谐相处的环境意识。保护区周边牵涉到4万人口、8个乡镇、43个行政自然村。为让广大村民认识保护区，知晓保护区，参与自然保护，保护区在周边路口设置了固定宣传牌，在湖区埋设了界碑界桩，经常向周边群众散发《野生动物画册》、自然保护区条例、野生动物保护法、爱鸟护鸟宣传画等。每年秋冬和春季向湖区周边广大村民发送一封信，张贴布告、悬挂宣传条幅等。这些具体的宣传工作有力的提高了周边群众保护自然生态的意识。通过对升金湖上湖、中湖、下湖及周边村落等开展实地调查和宣传活动，让湖区周边部分群众直接参与自然保护的宣传活动中，使群众真正认识到通江湖泊对长江流域经济与环境协调发展的重要性，提高了湖区公众“保护生命之湖”的意识。三是调查保护区本底资源，开展环境监测。保护区的科技人员在每年水禽越冬期都要详细调查保护区水禽资源，每月15日和30日进行两次调查统计，分析分布状态,研究保护措施。在每年夏秋季节，开展湖区水生植物资源、夏留鸟资源及其繁殖状况的监测，分析研究水生植物的生长情况及鸟类繁殖地状况。通过调查和监测，建立了自然保护区生物资源档案。保护区内建立了鸟类观测站和环境因子监测站，定期监测粉尘、噪声、大气质量及鸟类数量变化情况等。四是加强保护管理，防范猎捕、投毒鸟类和破坏湿地资源的案件发生。保护区聘请的巡护管理员，四季巡逻在湖区。在鸟类较集中的区域，经常设点布控，及时制止投毒、猎捕鸟类行为的发生。五是坚持依法管理，积极救护珍稀水禽，严厉查处猎捕投毒案件。保护区认真贯彻执行《野生动物保护法》、《自然保护区条例》、《森林和野生动物类型自然保护区管理办法》等法律、法规，依法保护和管理自然资源。在积极向周边群众宣传有关法律法规的基础上，加大违法案件的查处力度。建立国家级自然保护区以来，先后查处偷猎案件60起，查禁一个专业狩猎队，收缴封销猎枪15支，查获白骨顶、野鸭5571只，乌龟98只，放飞水禽2800只，救护东方白鹳7只，白头鹤2只，草鸮6只，环志水禽10只。2005-2006年，制止和查处在湖区滩地圈圩、开垦的案件18起，拆除在湖滩非法搭建牛棚2个。2005年禽流感防控监测中，保护区工作人员冒着极大风险救护小天鹅2只、大雁2只，向省禽流感检测中心送检病死鸟2次。五是加强与社会各界及周边协作，共同保护自然资源。为有效保护自然资源，同时照顾到周边利益，保护区面对湖区现实，积极与当地政府联系协调，共同处理湖区影响湿地生态保护的经营活动。先后制止了湖区采捞水草资源、采捞植物种子及其它严重影响湿地保护的经营活动。
升金湖优良的水质中生长的虾蟹、鳙鱼、鳜鱼、乌鳢、螺等水产品，味道鲜美，各种野生植物菜蔬如藜蒿、芡实、菱角、香椿等十分丰富。保护区实验区已实施生态养殖鱼虾、生态种植野生植物菜蔬，合理利用生态资源和生态品牌，发挥生态经济效益。
随着保护区建设水平的整体提升，升金湖国家级保护区正以一个全新的姿态面向社会。如今,保护区已成为安徽大学的教学科研基地,并与国际鹤类基金会、东北亚鹤类网络、东亚-澳大利西亚涉禽网络组织保持沟通与接触，越来越多的科研机构和科研工作人员来到升金湖进行科研和考察活动，越来越多的外地游客开始进入升金湖进行旅游观光。
迷人的升金湖国家级自然保护区，是鹤的世界，是候鸟的天堂。