Streuobstbestände haben für Naturschutz und Artenvielfalt eine überragende Bedeutung und zählen zu den wichtigsten und wertvollsten Kulturlandschaftsbiotopen. Mehr als 5.000 Tier- und Pflanzenarten finden hier Lebensraum, Nistmöglichkeiten, Schutz und Nahrungsangebote. Darunter befinden sich auch nicht wenige gefährdete Arten. Streuobst trägt wesentlich zur Biodiversität bei.
Streuobstwiesen stellen im Grunde eine für Mitteleuropa fast einmalige Vegetationsstruktur dar, eine Art „Baumsavanne“. Die Kombination von offenen Gehölzstrukturen mit freistehenden, ausladenden Bäumen und extensiv genutztem, artenreichem Unterwuchs und dem auf der Streuobstwiese vorzufindenden kleinräumigen Mosaik an Lebensräumen erfüllt die Ansprüche sowohl von Bewohnern des Offenlandes als auch die Bedürfnisse von eher Wald und Waldränder liebenden Arten.
Der Artenreichtum im jeweiligen Bestand hängt unter anderem ab von der Vernetzung zur umgebenden Landschaft, der Intensität der Nutzung des Unterwuchses, aber auch von der Nutzungshistorie. Das Alter der Bäume spielt eine wichtige Rolle. Ein älteres Exemplar lässt zwar vielleicht im Ertrag schon etwas nach, die ökologische Bedeutung wird immer größer. Die borkige Rinde bietet Unterschlupf und Verstecke. Baumhöhlen sind unersetzliche Nistgelegenheiten und Schlafplätze für manche Vögel, aber auch für Säugetiere. Die verschiedenen Obstarten und Sorten blühen über einen längeren Zeitraum und liefern zusammen mit den blühenden Pflanzen der Wiese nicht nur Bienen reichhaltige Nahrung. Mit zusätzlichen Elementen wie Totholz und Reisighaufen, Lesesteinhaufen oder einer Trockenmauer sowie verschiedenen Nisthilfen lässt sich der Strukturreichtum weiter erhöhen. Von Bedeutung ist natürlich auch die extensivere Nutzung mit weniger tiefgreifenden Bewirtschaftungsmaßnahmen und geringeren Störungen für die Pflanzen und Tiere.
Streuobstbestände bieten mit ihrer hohen Strukturvielfalt einer fast unüberschaubar großen Zahl an Tierarten ihre ökologische Nische. Die größte Gruppe bilden dabei die Insekten – Schmetterlinge, Käfer, Schwebfliegen, Heuschrecken und viele mehr.
Wichtige Bestäuber sind Honig- und Wildbienen. Viele Wildbienenarten sind gefährdet oder gar vom Aussterben bedroht. Ihr Flugradius ist in vielen Fällen erheblich kleiner als zum Beispiel der von Honigbienen. Die Entfernung zwischen Nistplätzen und Nahrungsquellen sollte nicht zu groß sein. Streuobstwiesen bieten deshalb einen idealen Standort. In großen zusammenhängenden Streuobstgebieten wurden bis zu 110 Wildbienenarten gezählt. Das sind mehr als ein Fünftel der in Deutschland insgesamt vorkommenden Arten.
Auch kleine und größere Säugetiere profitieren von der reichhaltigen Flora und Fauna und dem Strukturreichtum in Streuobstanlagen. Besonders hervorzuheben sind die vorhandene Baumhöhlen nutzenden Siebenschläfer und Haselmaus, die zu den Bilchen zählen. Auch Fledermäuse nutzen die Baumhöhlen.
Schließlich besitzen Streuobstwiesen einen herausragenden Wert für viele Vögel, sie sind in Mitteleuropa die vogelreichsten landwirtschaftlichen Kulturen. Für mehrere Dutzend Arten liegen Brutnachweise vor. Dazu kommen weitere Arten, die als Durchzügler oder zur Nahrungsaufnahme die Bestände aufsuchen. Als „Charakterarten“ der Streuobstwiese gelten u. a. Steinkauz und Wendehals, der Gartenrotschwanz und der Grünspecht.
Der Artenreichtum einer Streuobstwiese ist auch an der Zusammensetzung des Unterwuchses erkennbar. Welche Arten vorkommen, wird natürlich zunächst von den Standortverhältnissen beeinflusst, zum andern spielen Nutzung und Pflege eine wesentliche Rolle. Wie oft und zu welchem Zeitpunkt wird gemäht? Wird das Mähgut abgefahren? Erfolgt eine Nährstoffzufuhr? Wird die Wiese auch als Weide genutzt? Auf Streuobstwiesen blühen Wiesensalbei und Margeriten, Veilchen und Witwenblumen, Schafgarbe und Wiesenschlüsselblume. Auch Leguminosen, wie Klee- und Wickenarten sind hier zu finden und liefern zahlreichen Insekten auch außerhalb der Obstblüte die benötigte Nahrung. Algen, Flechten, Pilze und Moose auf den Bäumen erweitern die Artenvielfalt.
