Estas aguas presentan una alta cantidad de materia orgánica y, por ende, una importante disponibilidad de nutrientes para sustentar el desarrollo de comunidades biológicas. En la base de su cadena trófica, es posible encontrar una cantidad importante de bacterias, fitoplancton y zooplancton (principalmente microcrustáceos como Attheyela sp. y Artemia franciscana). Estos microorganismos se han adaptado y prosperado a pesar de las condiciones extremas de salinidad y radiación, recibiendo el nombre de extremófilos. Las particularidades de su evolución poseen un enorme potencial de estudio en temáticas relacionadas al origen de la vida, ecología microbiana, astrobiología, y biotecnología.

Integran también este ecosistema, una importante población de macroinvertebrados bentónicos (moscas, mosquitos y libélulas) y al menos 13 especies de vertebrados, principalmente aves, en donde destacan el flamenco chileno (Phoenicopterus chilensis), el Pato juarjal (Lophoneta specularioides), el Chorlo de la Puna (Charadrius alticola), el Playero de Baird (Calidris bairdii) y la Gaviota andina (Chroicocephalus serranus). También es posible encontrar algunas especies de lagartijas (Liolaemus fabiani y Liolaemus constanzae) y pequeños mamíferos roedores, como el ratoncito andino (Abrothrix andinus) y el Tuco Tuco de Atacama o Chululo (Ctenomys fulvus). A pesar de la condición de hipersalinidad de las lagunas, en sus orillas es posible apreciar el crecimiento de vegetación, integrado principalmente por Cachiyuyo y Brea (Atriplex atacamensis y Tessaria absinthioides).