2014年，吉首市有陆生脊椎野生动物42科108种，其中鸟类16科48种、兽类15科30种、爬行类6科16种、两栖类5科14种。属国家一级保护的野生动物有金雕、白颈长尾雉2种；属国家二级保护的有猕猴、穿山甲、大鲵、小灵猫、锦鸡、虎纹蛙及猛禽类共28种；属省三级保护的有银星竹鼠、猪獾、扫尾豪猪、鼬獾、黄鼬、青鼠、小麂、环颈雉、红嘴相思鸟、野猪、灰鼯鼠、尖吻蝮、银环蛇、眼镜蛇、五锦蛇、滑鼠蛇、中华大蟾蜍、棘胸蛙、画眉、啄木鸟、华南兔等41种。猕猴、小灵猫主要分布在社塘坡、寨阳、矮寨等乡镇，金雕主要分布在社塘坡乡齐心村，其余种类分布较广泛。
吉首市境内有野生植物有木本植物73科336种。主要优势树种有樟、壳斗、木兰、金缕梅、桃金娘等28科205种，其中属国家一级重点保护的珍稀植物有桐、银杏、苏铁、红豆杉、柏栎树5种；属国家二级重点保护的有榉木、翠柏、金钱松、红毛椿、青檀、樟树、闽楠、楠木、伞花木、厚朴、篦子三尖杉11种。
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