Přírodní rezervace Staré duby je významným hnízdištěm dutinových ptáků. Hnízdí zde například puštík obecný, datel černý, žluna šedá, žluna zelená, strakapoud velký, lejsek bělokrký i lejsek šedý, mezi zvláště chráněné druhy hnízdící na lokalitě či v blízkém okolí patří strakapoud prostřední, holub doupňák, výr velký i včelojed lesní.

Nově vzniklé zvláště chráněné území je velice cenné i výskytem bezobratlých. Vhodné prostředí tu nacházejí vzácné druhy pavouků jako snovačka červenonohá, běžník doubravní, skálovky nebo známější sklípkánek hnědý. Ozdobou území jsou ohrožení brouci zlatohlávek skvostný, krasec měďák či zákonem chráněný motýl okáč medyňkový.

Na skalních výchozech a na světlinách můžeme najít keříky rybízu alpinského nebo skalníku celokrajného. V suťových lesích vzácně nacházíme lilii zlatohlavou, na lesních světlinách večernici lesní, kručinku chlupatou, vikev křovištní a další vzácné či ohrožené druhy rostlin. Svahy nad Dalešickou přehradou jsou cenné i z hlediska krajinářského. V blízkém okolí se nacházejí i zříceniny středověkých hradů, zřícenina hradu Holoubek je přímo součástí ochranného pásma rezervace.