La cubierta vegetal del municipio está compuesta fundamentalmente por prados destinados a pastos y bosques autóctonos de frondosas que se distribuyen por el municipio en función de la altitud y, sobre todo, de la fragosidad del terreno.

La tradicional dedicación ganadera de la zona es la causa de las amplias superficies dedicadas a praderías, aunque, debido a la rigurosidad del clima, son menos productivas que en zonas costeras, soportando generalmente una sola corta anual. Estos prados, así como las escasas tierras de cultivo que existen en el municipio, no pudieron asentarse en tierras llanas, dada la estrechez del valle, por lo que las laderas se hallan acondicionadas mediante bancales. En los espacios de mayor altitud existen también amplias superficies de landas y pastizales: las brañas, con gramíneas de bajo valor forrajero aprovechadas a diente por el ganado de carne.

Sin embargo, la formación vegetal más importante son los bosques autóctonos de frondosas, fundamentalmente de robles y hayas. Los primeros crecen en las vertientes de solana, más secas y cálidas, mientras que los hayedos prefieren las umbrías. Al sur del municipio, en las estribaciones de la sierra del Cordel, se desarrollan también abedulares, que suponen el límite altitudinal superior del bosque.

Como transición entre las praderías y los bosques de frondosas hay formaciones vegetales arbustivas, compuestas por acebedas, avellanedas o abedulares achaparrados, y matorrales como piornales, escobales, brezales y escajales.

La elevada naturaleza del municipio de Tudanca hace que esta zona sea el hábitat perfecto para muchas de las especies de la fauna autóctona. Indicativo de ello es el hecho de que este territorio se incluya dentro de la Reserva Nacional de Caza de Saja, poblada por especies cinegéticas como el jabalí, el corzo y el ciervo, además de otros mamíferos como el zorro y, junto al río Nansa, la nutria.

Prácticamente la mitad del espacio municipal forma parte de zonas de especial protección de aves. En concreto, el suroeste de Tudanca se encuentra en la ZEPA de la Sierra de Peña Sagra, y el sureste en la ZEPA de las Sierras del Cordel y cabeceras del Saja. Aquí abundan las rapaces, como el águila real y el buitre leonado, que cohabitan con otras especies de menor tamaño, entre las que destaca el pito negro, el mayor de los pájaros carpinteros.

Es también reseñable el valor piscícola del Nansa, pese a su retroceso en los últimos años debido a las actuaciones llevadas a cabo en el cauce del curso fluvial para su aprovechamiento hidroeléctrico. Sobresalen el salmón y la trucha, de la que existe un coto de pesca en el tramo del río que va desde Santotís hasta más allá del límite municipal, denominado el coto de Rozadío.

Por último, pese a que se trata de una especie doméstica, resulta necesario destacar la presencia de la vaca cántabra por excelencia, la de raza tudanca, que toma su nombre de este valle. La adaptación al medio en que se desenvuelve y su aptitud para el trabajo (arrastre de carros y aperos de labranza) la hizo famosa en el pasado y llevó casi a la desaparición a otras dos razas de vacas cántabras: la campurriana y la lebaniega. Se trata de una raza de pequeño tamaño (una vaca adulta pesa unos 330 kg); no obstante, en la actualidad se destina a la producción de carne, de extraordinaria calidad gracias a su régimen natural de vida. A pesar de las cualidades de la vaca tudanca, la reducción de la cabaña ganadera en los últimos años ha motivado su declaración como raza autóctona en peligro de extinción.