Med sin långa kontinuitet av park med bland annat grova ekar, askalléer, naturpark och näringsrika lövklädda strandzoner har Gräfsnäs slottspark utvecklat höga naturvärden. Lekarevallen har ännu kvar en ekhagskaraktär med mer öppenhet och gräsdominans mellan grova ekar. På de gamla ekarna förekommer flera arter av starkt hotade lavar. Här finns också den sällsynta hålträdslevande ädelguldbaggen och ett flertal andra ovanliga och hänsynskrävande lövskogsväxter och djur, till exempel grod- och kräldjur, fladdermöss och fåglar. En bäck i parken utgör lekområde för Antenöring och massblomningen av vitsippor är en attraktion i sig på våren.
Hela vallen kring slottsruinen är täckt av eller helt uppbyggd av gamla stenmassor och murrester. Detta skapar mycket näringsrika miljöer över en stor del av området där kvävegynnade ogräs dominerar fältskiktet under det glesa trädskiktet av medelålders lönn, ask, alm, al och björk. Vallarna väster och söder om ruinen hålls dock öppna och har framför allt på sydsidan utvecklat torrängsliknande miljöer med en artrikare flora och spridda buskar och småträd av vildaplar, hägg, rosor, hassel och ädellövträd. Förutom vissa floravärden finns här viktiga miljöer för insekter och reptiler. Hela ruinkullen, inklusive omgivande vallgrav och stränder torde för övrigt vara av stort värde för reptiler och groddjur.
Parken som helhet, med vattenområden, tät och gles lövskog, alléer, hålträd och ruin utgör en mycket fin miljö för fladdermöss och inte mindre än sex arter konstaterades vid en pejlingsinsats sommaren 2004.
Strax norr om slottsruinen mynnar Mellbyån i Anten. Ån är sjöns största tillflöde. En våtmark byggdes 2002 för att rena en del av den näringsrika ån från näringsämnena fosfor och kväve. Området, som är 2,1 ha stort, består av två grunda dammar med en inloppströskel i den övre delen. Avsikten är att delar av åns vatten vid högvatten ska brädda in i våtmarken där näringsämnen dels kan tas upp av växtlighet, dels sedimenteras på dammarnas bottnar som partikelbunden fosfor. Vattnet rinner sedan ut över en utloppströskel till sjön.
Dammarna lockar även sträckande fåglar som vadare, gäss och änder.
Anten är en måttligt näringsrik sjö, med artrik fågel- och fiskfauna och stor fiskproduktion. Sjön har bland annat en gammal stam av insjööring, som det är av riksintresse att bevara. Dessutom finns i sjöns kräftdjursfauna flera arter av s.k. glacialmarina relikter, d.v.s. arter, vars förekomst i sjön anses härstamma från tiden alldeles efter isavsmältningen. Näringsbelastningen har dock varit ganska stor på sjön och syrgashalterna i bottenvattnet har tidvis varit låga.
