La declaración como parque nacional de esta zona favorece su conservación y sustentabilidad dado que la Reserva natural Otamendi fue declarada como sitio Ramsar en 2008[3]​ y AICA (Área Importante para la Conservación de las Aves).

Los terrenos de la reserva pertenecían al ingeniero Rómulo Otamendi (1852-1934), quién trabajó en delimitaciones del trazado de los ferrocarriles en Argentina, por lo cual recibió en recompensa las tierras que conforman la reserva.

Este decreto creó además 3 reservas naturales estrictas en áreas de dominio de la Nación que no estaban incorporadas al sistema nacional, entre ellas la reserva Otamendi, en las que las provincias mantuvieron su jurisdicción respectiva no cedida.

Entre las principales especies de esta zona se encuentran árboles como el sauce criollo (Salix humboldtiana), el aliso de río (Tessaria integrifolia), la anacahuita (Blepharocalyx salicifolius), el curupí (Sapium haematospermum), el ceibo (Erythrina crista-galli) y la palmera pindó (Syagrus romanzoffiana) y bajo su sombra diversos arbustos, lianas, enredaderas, helechos, cactus y claveles del aire.

Hay numerosas especies de peces como mojarras (Astyanax, Ctenobrycon alleni), mojarritas (Cheirodon interruptus), maripositas (Characidium rachovii), sabalitos (Cyphocharax, Steindachnerina biornata), chafalote (Steindachnerina biornata), tararira común (Hoplias malabaricus), sábalo (Prochilodus lineatus), madrecitas (Jenynsia lineata, Cnesterodon decemmaculatus, Phalloceros caudimaculatus) banderitas (Eigenmannia virescens), chanchitas (Australoheros facetus), siete colores (Gymnogeophagus), coridoras (Corydoras paleatus), bagres (Pimelodella laticeps), viejas de agua (Loricariidae).

Hay una gran variedad de aves (aproximadamente 240 especies detectadas) entre las cuales se pueden mencionar la espartillero enano (Spartonoica maluroides), el burrito negruzco (Porzana spiloptera) y la pajonalera de pico recto (Limnoctites rectirostris), el federal (Amblyramphus holosericeus), el pecho amarillo común (Pseudoleistes virescens) y el gavilán planeador (Circus buffoni).

En las lagunas hay varias especies de patos, gallaretas, chorlos y playeros.

En la costa se encuentran pavas de monte común (Penelope obscura), boyeros negros (Cacicus solitarius) y los arañeros (Basileuterus culicivorus).

Entre los mamíferos el ejemplar más destacado es el ciervo de los pantanos (Blastocerus dichotomus) que da el nombre al parque.

Entre los anfibios se encuentra la rana criolla (Leptodactylus ocellatus), el escuerzo Ceratophrys ornata y el sapito cavador Rhinella fernandezae.

Entre los reptiles se encuentra la tortuga pintada (Trachemys dorbignyi), la falsa yarará caracolera pampeana (Tomodon ocellatus) y la lagartija Liolaemus anomalus.