Самарская Лука имеет важное значение для экологии Волги, так как является уникальной местностью, образованной излучиной реки в её среднем течении и Усинским заливом Куйбышевского водохранилища. 2

Здесь сохранились реликтовые сосняки, дубравы, участки кустарниковой степи, берёзовые и сосновые редколесья. 2 Особое значение имеют виды животных и растений, занесённых в Красные книги всех уровней. 2

Самарская Лука оставалась убежищем для многих видов растений и животных в период бурных климатических изменений и смен природной зональности на протяжении 3–5 миллионов лет. 2 Некоторые из них затем расселялись на окружающей территории. 2

Кроме того, на территории национального парка «Самарская Лука» учёные проводят научные исследования по проблемам, связанным с растительностью, животным миром, почвой, геологией и экологией. 3