Được thành lập năm 2002 theo quyết định của Thủ tướng Chính phủ về việc chuyển hạng Khu Bảo tồn thiên nhiên Chư Yang Sin thành Vườn quốc gia (VQG) Chư Yang Sin, với nhiệm vụ chính là bảo vệ các hệ sinh thái rừng, bảo tồn động thực vật quý hiếm. Tại đây, bước đầu đã phát hiện được 876 loài thực vật bậc cao, đại diện cho thảm thực vật của kiểu khí hậu từ Á nhiệt đới đến nhiệt đới, trong đó có 143 loài đặc hữu của Việt Nam.
Rừng ở đai cao dưới 800m trong VQG là rừng nửa rụng lá với các loài cây tiêu biểu là bằng lăng ổi, chiêu liêu gân đen. Rừng thường xanh ở đai thấp, có các loài ưu thế như sao đen, dầu con rái, dầu con quay. Rừng thường xanh ở đai cao trên 800m có các loại dẻ, họ long não, các loài cây lá kim như thông Đà Lạt, thông hai lá dẹt, thông ba lá và pơ-mu.
Trên các đỉnh và sườn núi cao xuất hiện rừng lùm gồm các loài nam trúc Trung bộ, nam trúc lá xoan và trúc. Rừng lá kim chiếm ưu thế bởi thông ba lá, có diện tích trên 10.600 ha. Một phần đáng kể của Vườn quốc gia là rừng tre nứa có loài lồ ô, le. Một số loài cây quí hiếm như giáng hương, trầm hương, bách xanh. Có những họ giữ vai trò quan trọng như họ dầu, họ bằng lăng, họ mộc lan, xoan, đào lộn hột, dẻ, bàng, tràm... Trong số loài thực vật được tìm thấy ở đây có trên 300 loài có thể dùng trong y dược ở mức độ khác nhau. Số lượng cây thuốc tập trung nhiều ở các họ như họ cúc, ngũ gia bì, bạc hà, họ cà phê, họ đậu...
VQG Chư Yang Sin nằm trong vùng chim đặc hữu cao nguyên Đà Lạt, là điểm cuối cùng của dãy Trường Sơn thuộc Nam Tây Nguyên, một điểm nóng về bảo tốn đa dạng sinh học. Tại đây, các nhà khoa học đã tìm thấy 8 loài chim gồm gà tiền mặt đỏ, khướu đầu đen, khướu đầu đen má xám, khướu mun, khướu mỏ dài, mi Núi Bà, sẻ họng vàng, chích chạch má xám.
Đáng chú ý là loài ni Núi Bà, đây là loài chim đặc hữu của vùng Cao nguyên Đà Lạt, hiện đang ở cấp bị đe dọa tuyệt chủng trên toàn cầu.Tổng cộng có 203 loài chim và 46 loài thú được ghi nhận tại VQG, trong số đó Voọc vá chân đen Pygathrix nigripes và Vượn má hung Hylobates gabriellae là 2 loài có ý nghĩa bảo tồn quan trọng nhất.
Với những số liệu điều tra ban đầu nêu trên, VQG Chư Yang Sin xứng đáng là mẫu chuẩn hệ sinh thái Tây Nguyên, là nơi sẽ thu hút nhiều nhà khoa học, nhà nghiên cứu về sinh thái học thực vật học cũng như nhiều du khách trong và ngoài nước đến nghiên cứu, tham quan và chiêm ngưỡng những vẻ đẹp hoang sơ thần bí của thiên nhiên đã ban tặng cho Đăk Lăk.
Tuy nhiên trong thời gian qua, tình trạng phá rừng, săn bắt động vật hoang dã quý hiếm ở VQG Chư Yang Sin diễn ra khá phức tạp. Ông Cao Thanh Đồng - Phó Giám đốc Vườn quốc gia Chư Yang Sin cho biết, chỉ tính trong 9 tháng đầu năm 2007 đã phát hiện hơn 3.000 dây, bẫy thú các loại đặt trong VQG Chư Yang Sin. Lực lượng bảo vệ rừng ở đây cũng đã phát hiện 30 vụ vi phạm lâm luật, thu giữ 17 khẩu súng tự chế, và hàng chục m3 gỗ pơmu chuyển xử lý theo quy định.
Đáng chú ý như vụ phát hiện đối tượng Hoàng Seo Quang cùng đồng bọn vận chuyển 40 con chà vá chân đen, chuyển hồ sơ cho cơ quan CSĐT Công an huyện Krông Bông, Đắk Lắk khởi tố vụ án, khởi tố bị can xử lý theo pháp luật.
Mỗi năm Nhà nước đầu tư cho 84 cán bộ nhân viên VQG Chư Yang Sin khoảng 2,5 tỷ đồng, tuy nhiên việc bảo vệ, chăm sóc rừng đến nay vẫn vô cùng khó khăn.