Sur l'estran, deux communautés macrobenthiques intertidales sont présentes :
- la communauté des sables intertidaux fins à moyens à amphipodes et Scolelepis spp. (A2.223) présente sur la plage depuis les hauts niveaux (zone de rétention) jusqu’aux bas niveaux (zone de résurgence). Elle est caractérisée par les amphipodes du genre Bathyporeia, les isopodes Eurydice spp et le polychète Scolelepis squamata
- la communauté des sables fins intertidaux à polychètes et amphipodes (A2.23) située dans les bas niveaux de plage (zone de saturation). est caractéristique des bas niveaux de l’estran (zone de résurgence inférieure + zone de saturation) et s’étend vers la zone infralittorale. Les espèces rencontrées sont des amphipodes tels que Bathyporeia pelagica et Pontocrates spp., des polychètes dont Nephtys cirrosa, Spio martinensis et Spiophanes bombyx principalement et des mollusques bivalves comme Donax vittatus et Ensis directus.Ce complexe de dunes littorales calcarifères comporte toutes les communautés végétales typiques des milieux dunaires (dunes embryonnaires à confirmer, dunes blanches de l'Euphorbio paraliae - Ammophiletum arenariae sous ses deux variations, dunes grises du Koelerion albescentis avec les pelouses pionnières du Tortulo ruraliformis - Phleetum arenarii hébergeant la rare Pensée des dunes (Viola saxatilis subsp. curtisii), espèce protégée en France et en limite sud de son aire de répartition dans les dunes du Marquenterre, au nord de la Somme, mais aussi d'autres types de pelouses de sables plus fixés en voie de décalcification (Festuco filiformis - Galietum maritimi) ou au contraire toujours riches en bases (Groupement à Carex arenaria et Asperula cynanchica), dunes embroussaillées à Argousier-faux-nerprun, le Sambuco nigrae - Hippophaetum rhamnoidis et le Pyrolo maritimae - Hippophaetum rhamnoidis en étant les fourrés dunaires les plus originaux et les moins fréquents. Le site comporte également plusieurs pannes caractérisées par des bas-marais dunaires abritant diverses végétations et une flore hygrophiles tout à fait remarquables à l’échelle nationale et européenne, notamment la pelouse du Carici pulchellae - Agrostietum 'maritimae', habitat d'élection du Liparis de Loesel (Liparis loeselii). espèce protégée en Europe et inscrite à l'annexe 1 de la Directive Habitats-Faune-Flore.
Plus de 90 plantes déterminantes de ZNIEFF (dont quatorze d'observation antérieure à 2001) ont été relevées dans le périmètre, parmi lesquelles quelques unes sont protégées au niveau national (Crambe maritima, Leymus arenarius, Liparis loeselii, Pyrola rotundifolia var. arenaria et Viola saxatilis subsp. curtisii). Les pannes des dunes de Leffrinckoucke hébergent deux des trois populations régionales connues d’une prêle : la Prêle panachée (Equisetum variegatum), ainsi qu’une des deux populations des dunes flamandes du Liparis de Loesel (Liparis loeselii), espèce inscrite à l'annexe 1 de la Directive Habitats-Faune-Flore.
Elément du complexe dunaire de Flandre Maritime, la Dune de Leffrinckoucke accueille le cortège d'espèces faunistiques caractéristiques du milieu dunaire, composé de substrats meubles, de végétations clairsemées et localement de dépressions humides temporaires ou permanentes.
Pour la faune, depuis 2001, 37 espèces déterminantes de ZNIEFF ont été observées parmi lesquelles : deux espèces d'Amphibiens, deux de Coccinelles, sept d'Oiseaux, trois d'Odonates, deux d'Orthoptères, quatre de Lépidoptères Papilionoidea, deux de Mammifères, huit d'Annélides, un de Crustacés, 4 de Mollusques et 2 Echinodermes.
Le Crapaud calamite et le Triton crêté, fréquentent les zones humides de la dune. Ces milieux constituent l'habitat primaire du calamite dans la région. Le Triton crêté est en annexe II de la Directive habitats mais assez commun en région, ce qui confère aux populations du Nord-pas-de-Calais une importance particulière en terme de conservation.
Parmi les espèces de Lépidoptères Papilionoidea et d'Orthoptères présentes sur le site, le Petit Nacré (Issoria lathonia) et l'Agreste (Hippachia semele), assez rares dans le Nord et le Pas-de-Calais (Hubert et Haubreux, 2014), la Decticelle grisâtre (Platycleis albopunctata) et le Gomphocère tâcheté (Myrmeleotettix maculatus) sont principalement localisés au littoral et liés aux végétations clairsemées. Les systèmes dunaires constituent donc pour ces dernières un habitat privilégié.
Au nord, le banc Hills situé à environ deux km de la côte, constiue une zone de repos pour le Phoque veau-marin et le Phoque gris. L’évolution du bancs Hills apparaît favorable à la présence de phoques (exhaussement et émergence du Banc Hills, émergence éventuelle d’autres bancs offrant des reposoirs). Mais le système est sensible et toute rupture de l’équilibre (naturelle ou suite à des aménagements) pourrait avoir des effets rapides et de grande envergure sur l'évolution géomorphologique du système de bancs.
Au regard des connaissances disponibles, le site souffre d'un déficit d'inventaires ornithologiques (seulement 38 espèces nicheuses observées dont sept déterminantes depuis 2001). Les espaces littoraux sont généralement fréquentés par une grande diversité d'espèces et ce, au cours des différentes phases de leur cycle biologique. L'estran est largement fréquenté par les limicoles lors des phases migratoires et d'hivernage. Les espaces dunaires offrent, quant à eux, de multiples possibilités aux passereaux nicheurs comme aux oiseaux migrateurs.
Cette ZNIEFF est concernée par le site de l'inventaire régional du patrimoine géologique n°NPC0001-1 intitulé « Massifs dunaires de la Flandre maritime » de rareté Régionale pour sa géomorphologie.
Le périmètre de la ZNIEFF des dunes de Leffrinckoucke a été révisé et étendu en 2009 de manière à inclure tous les espaces dunaires périphériques côté ouest, sud et est, ceux-ci abritant toujours des habitats et des espèces déterminantes de ZNIEFF (dunes blanches, pelouses dunaires...) et jouant à la fois un rôle fonctionnel, pour le maintien et le déplacement de ces espèces, et un rôle d'espaces "tampons" pour préserver les habitats de plus grande valeur patrimoniale ou plus diversifiés du coeur de la ZNIEFF.