Основными функциями заповедника является охрана эталонных и уникальных природных комплексов Лесостепи Украины, сохранение биологического разнообразия, мониторинг (отслеживание) динамики природных процессов.
По схеме физико-географического районирования территория заповедника находится на границе Днестровско-Днепровского и Левобережно-Днепровского лесостепных краёв Лесостепной зоны. По геоботаническому районированию растительность этой территории относится к Уманско-Каневскому (Правобережного центрального) округу Подольско-Среднеприднепровской подпровинции Восточноевропейской провинции Европейско-Сибирской лесостепной области.
В лесном покрове заповедника преобладает граб с примесью дуба обыкновенного, клёнов остролистного и полевого, липы сердцелистной, берёзы бородавчатой и ясеня обычного. Грабовая дубрава заповедника находится на восточной границе сплошного распространения европейских грабовых лесов. Здесь известны и наиболее северные и восточные места произрастания некоторых европейских редчайших растений: подснежника обыкновенного, скополии карниолийской, лука медвежьего, норичника весеннего. На затененных северных склонах и в тальвегах оврагов встречаются реликтовые растения, сохранившиеся здесь с ледниковых времен, – многорядники Брауна и шиповатый, голокучник дубовый, грушанка малая. На хорошо освещенных южных склонах можно встретить реликты уже более теплого межледникового периода: чина рябая, шлемница высокая и другие. Всего в заповеднике произрастает 22 вида сосудистых растений, занесенных к Красную книгу Украины.
Значительный научный интерес представляют экосистемы пойменных островов, которые можно отнести к эталонным. Поскольку, после создания каскада водохранилищ на Днепре таких островов практически не осталось.
Удивительно живописны заповедные Змеиные острова, значительную часть которых занимают вековые дубы и сосны с богатыми подлеском и травяным покровом. Здесь на одном участке можно встретить сон-траву, камыш и ландыш, что связано с подтоплением островов водами водохранилища. Здесь происходит перестройка природной экосистемы и в типичные комплексы интенсивно вселяются болотные виды.
Богата фауна Каневского природного заповедника. Обычными его жителями являются косули, кабаны, лисицы, зайцы, барсуки, встречаются лоси. На островах постоянно живут несколько семей бобров, а у воды встречаются следы выдры и норки.
Ежегодно на Днепре у заповедных островов зимует до 14 особей орланов-бледнохвостов, а в последнее десятилетие эта птица начала гнездиться в заповеднике.Большое значение имеет заповедник и для отдыха перелётных птиц.Случается на пролёте чёрный аист, большая и малая белые цапли, неоднократно встречались змееед и балобан.Осенью в заливах и затопленном лесу на Круглике можно встретить большие стаи уток, куликов и чаек. На этом острове существует большая колония цапли серой – около полутора сотен гнёзд.
Из земноводных распространены жабы остромордая, травяная и прудовая, жаба серая, квакша, чесночница. Случаются тритоны обыкновенный и гребенчатый. Среди пресмыкающихся наиболее распространены ящерицы зелёная и прыткая, уж, реже случаются веретельница, медянка, гадюка обыкновенная (чёрная и пятнистая формы).
В районе Каневских дислокаций выявлены более 10 тыс. видов бесхребетных животных (всего по Украине встречается 25 тыс. видов). Только насекомых в заповеднике несколько тысяч видов, 36 из которых занесены в Красную книгу Украины (дыбка степная, красолёт ароматный, жук-олень, усач большой дубовый, шмель моховой, пчела-плотник, сколия-гигант, ктыр гигантский, бражник мёртвая голова, медведица Гера, махаон, поликсена и др.).
Экосистемы Каневского заповедника являются наиболее изученными в Украине. Этой природоохранной территории посвящено около четырёх тысяч опубликованных научных работ, на основе которых защищено множество диссертационных работ, написаны десятки монографических исследований. Научными работниками заповедника составлены десятки томов "Летописи природы", ведущейся в заповеднике с 1968 года. На постоянных пробных участках проводятся регулярные наблюдения за годовой и сезонной динамикой растительного покрова. Накоплен опыт ведения комплексных экологических исследований, составлено геоботаническая, ландшафтная и почвенная карты заповедника, проведена инвентаризация основных групп растений, животных и грибов.
Важнейшими для заповедника являются исследования интродуцированных видов растений и животных. Некоторые из них ведут себя довольно агрессивно относительно местных видов. Так, акация белая, клён американский и аморфа кустовая уже занимают значительные площади, потеснив аборигенные древесные и кустарниковые виды. Завезенная десятки лет тому американская норка вытесняет европейскую. Поэтому актуальным стало прогнозирование дальнейшего развития природных комплексов вообще и состояния отдельных популяций местных интродуцированных видов.
