A Mata estende-se por 105 hectares, que constituem uma das coleções dendrológicas mais importantes da Europa.

80% do espaço está ocupado pelo arboretum, ou seja, a grande massa florestal plantada pelos monges. Misturam-se espécies autóctones, como os carvalhos ou os loureiros, com outras introduzidas, sobretudo o cedro-do-Buçaco (Cupressus lusitanica), que, apesar da sua designação toponímica, é uma espécie originária do México e da Guatemala, trazida pelos navegadores portugueses. Os mais antigos começaram a ser plantados em 1644 e alguns exemplares ainda subsistem, como o cedro de São José, junto à capela que lhe dá o nome.

Anos depois da extinção das ordens religiosas, em meados do Século XIX, plantaram-se outras espécies de porte monumental, sobretudo sequoias californianas, araucárias, eucaliptos, camélias, acácias australianas e freixos americanos.

Como uma raridade, conserva-se, no extremo sudoeste do recinto, a chamada Floresta Relíquia, que na realidade, corresponde à floresta primitiva constituída por espécies mediterrânicas, numa zona de especial influência atlântica. A principal árvore que aí encontramos é o aderno (Phillryea latifolia), uma raridade botânica que sobrevive na zona e convive com carvalhos, loureiros e medronheiros.

No Vale dos Fetos, encontramos outra singularidade: um alinhamento de fetos arbóreos centenários de grande porte, um elemento exótico do jardim, datado da segunda metade do Século XIX.

Quanto à fauna, são centenas as espécies que beneficiam deste ecossistema, como os chapins, a trepadeira azul, o tentilhão ou as estrelinhas-reais. Podem ser vistos frequentemente águias-calçadas, falcões, açores e mesmo garças-reais, bem como aves noturnas, como morcegos ou corujas-do-mato.

Também se registaram mais de 150 espécies de vertebrados e mais de 600 de invertebrados, algumas das quais endémicas da Península Ibérica, como o ruivaco, a salamandra-lusitânica ou o lagarto-de-água.