Karlstrup/Karlslunde Moser indeholder en mosaik af forskellige naturtyper som pileskove og sivsumpe. Blandt planterne er det især engkabbelejen, som vækker opmærksomhed, når den lyser op med sin gule krone. Enkelte steder kan man finde gule engblommer, der blomstrer i maj og juni.
I Karlstrup/Karlslunde Mose kan man om foråret høre nattergalens sang, gøgens kukken og et væld af andre fuglestemmer. På engene yngler især lærker og viber, og i træktiden søger store flokke af fugle føde i engene.
Når du går tur i mosen, kan du være heldig også at møde musvåger, der svæver over engene på jagt efter markmus.
Flagermusene ses oftest på en lun sommeraften flyvende fra tusmørke og et par timer frem. Deres færd foregår helst ad grønne ledelinjer som levende hegn, hvor de er skjult for rovfugle, og langs vandløbene. Flagermusene piber i høje toner, som kan være vanskelige at høre. De bliver fire til ti cm lange med et vingefang op til 30-35 cm. I mosen er der observeret brunflagermus, dværgflagermus, skimmelflagermus og vandflagermus.
Fra Skt. Hans og i ugerne frem vil man kunne opleve en eksplosion af miniaturefrøer, der gennemgår den sidste fase af forvandling fra haletudse til små frøer og tudser. I Karlslunde Mose er der registreret skrubtudser, spidssnuet frø og butsnuet frø.
Hvor der er læ og sol vil du kunne se dagsommerfugle fra det tidlige forår indtil efteråret sætter ind. Danmarks nationalsommerfugl, Nældens takvinge, er én af de første forårsbebudere.
Langs vandløbene ses guldsmede og vandnymfer. Guldsmede har altid fire vinger, der sidder vinkelret ud fra kroppen som hos en fugl i flugt, også når de hviler. Vandnymferne er mere spinkle end guldsmede og adskiller sig desuden ved at have vingerne foldet lodret op fra kroppen, når de hviler.
I mosen ses ind imellem rådyr og en enlig ræv.
I 2013 blev der gravet nye vandløb fra Køge Bugt op mod motorvejen. Det fik ørreder til at trække ind i landet for at gyde, ligesom ål og nipigget hundestejler er observeret i de nye vandløb.