Lokalita je jedním z nejdelších a nejmalebnějších údolí východní části Krušných hor. Význam lokality tkví především v zachovalosti rozsáhlého komplexu typických krušnohorských lesních biotopů, pozoruhodně formovaných kontrastními stanovištními podmínkami. Zatímco osluněné, k jihu ukloněné svahy jsou charakteristické teplomilnější biotou, dno údolí a severovýchodně až severně exponované svahy se vyznačují biotou chladnomilnou, podhorskou až horskou. V řešeném území dominují lesy (celkem cca 95% celého území), z větší části zachovalé porosty bučin, doubrav a jiné typy přírodních lesních biotopů. Ostatní část lesních porostů tvoří především jehličnaté kultury, kde je prostor pro postupnou rekonstrukci druhového složení. Bučiny, ať acidofilní (Luzulo-Fagion) či květnaté (Eu-Fagenion), zaujímají přibližně polovinu rozlohy lesů v evropsky významné lokalitě, acidofilní doubravy (Genisto germanicae-Quercion) rostou přibližně na 10 % lesní půdy, lužní lesy tvoří cca 5% porostů, suťové lesy (sv. Tilio-Acerion) jsou zastoupeny jen maloplošně. Biotopem vzácnějších rostlinných druhů v navržené přírodní památce je především lužní les, kde roste např. měsíčnice vytrvalá, mléčivec alpský, pryskyřník platanolistý, žluťucha orlíčkolistá, udatna lesní. Z nelesních biotopů mají význam především vlhké až mezofilní louky.
V lokalitě byl zaznamenán i výskyt některých vzácnějších druhů hub, např. bělochoroš Kmeťův, bělochoroš lužní, liška Friesova, mecháček síťnatý, pazoubek zelený (druh zvláště chráněný jako silně ohrožený), zvonkovka žlutavá.
Význam lokality je spatřován i z hlediska fauny obratlovců. Lokalita je důležitá pro výskyt druhů vázaných na zachovalé lesní porosty doubrav a bučin s dostatkem starých stromů a odumřelého dřeva, jedná se zejména o zástupce sov, šplhavců a pěvců. Významný je také výskyt druhů vyhledávajících prostředí čistých horských toků a jejich okolí. Vyskytuje se zde 26 zvláště chráněných druhů obratlovců, jsou to kriticky ohrožená zmije obecná; silně ohrožené čolek horský, mlok skvrnitý, ještěrka živorodá, ještěrka obecná, slepýš křehký, čáp černý, krahujec obecný, křepelka polní, chřástal polní, holub doupňák, krutihlav obecný, lejsek malý, žluva hajní, rys ostrovid (v roce 1998), vydra říční; a ohrožené ropucha obecná, jestřáb lesní, sluka lesní, rorýs obecný, vlaštovka obecná, bramborníček hnědý, ťuhýk obecný, ořešník kropenatý, krkavec velký, veverka obecná.
Významnou složkou bioty území je fauna bezobratlých živočichů, což souvisí mimo jiné s kontrastem stanovištních podmínek (žijí zde druhy horské či podhorské, i druhy teplomilné). Z hlediska fauny bezobratlých je důležitá i poloha území - blízkost Českého středohoří a kaňonu Ohře na jihu, na severu pak přístup k vrcholovým partiím Krušných hor. Díky těmto podmínkám zde nalezneme horské druhy, jako jsou můry Antitype chi, Crypsedra gemmea, vosa Dolichovespula norwegica, čmeláci Bombus barbutellu a Bombus soroeensis; z brouků například chráněného zdobence Gnorimus nobilis nebo kovaříka Denticollis rubens a z pavouků např. slíďáka Pardosa sordidata. Na druhou stranu zde žije ohrožená zápřednice křovinná (Cheiracanthium oncognathum), preferující otevřená, velmi suchá stanoviště skalních stepí, nebo mravčík obecný Zodarion germanicum žijící mezi trávou a lišejníky na xerotermních stanovištích, na suchých lesních svazích a v dubových lesích. Jako zástupce teplomilných druhů hmyzu lze zmínit hrabalku Calliadurgus fasciatellus. Z blanokřídlých je patrně nejvýznamnější nález včely Nomada kohli, druhu, který byl dlouho považován v ČR za vymizelý.
V Bezručově údolí dominují lesní porosty, významnou složku bezobratlých druhů tak tvoří lesní druhy. O příznivějším stavu porostů poměrně pěkně vypovídá xylofágní fauna bezobratlých. Kromě druhů nevyhraněných nároků na dřevinu (např. tesařík Evodinus clathratus) zde nalezneme celou řadu specialistů. V odumřelých stojících bucích se vyvíjí například tesařík Stictoleptura scutellata, v oslabených přestárlých nebo čerstvě odumírajících smrcích např. kozlíček Monochamus sutor, v dubech pak tesařík rudonohý Anoplodera rufipes.
Na vlhké louky jsou vázány populace modrásků bahenního a očkovaného Maculinea nausithous a M. teleius, kteří jsou předmětem ochrany evropsky významné lokality. Modrásek bahenní a očkovaný mají specifický životní cyklus. Samice kladou vajíčka pouze na květy krvavce totenu (Sanguisorba officinalis), na kterých housenky přežívají několik týdnů. Poté se nachají zanést do mravenišť určitých druhů mravenců, kde požírají jejich larvy a kukly, posléze se tam i zakuklí a přezimují. Životní cyklus je završen v červnu následujícího roku, kdy se z kukel líhnou dospělí modrásci, kteří vyletují a vyhledávají rostliny krvavce totenu, aby na ně nakladli vajíčka. V Bezručově údolí se oba druhy modrásků vyskytují na vlhkých loukách podél toku Chomutovky, protože jejich živná rostlina, krvavec toten, je vázána na zamokřené luční lokality.