À l'échelle de Paris, le jardin Villemin s’inscrit dans un contexte environnemental et paysager intéressant d’un point de vue de la continuité biologique. On peut parler d'un véritable corridor écologique, en suivant par le canal Saint-Martin et le carré historique de l’hôpital Saint-Louis, un chemin qui mène jusqu'aux Buttes Chaumont, les petits squares de quartier, les jardins privés, les avenues et places arborées, etc.
Tous ces milieux de vie, naturels ou artificiels, constituent autant d’habitats potentiels et de lieux de tranquillité pour la faune sauvage.
Le jardin Villemin se compose de plusieurs milieux intéressants pour la biodiversité : les pelouses constituent de grands espaces ouverts, les massifs jardinés forment un couvert plus fermé, et de vieux arbres jalonnent le jardin.
Pour préserver les bénéfices de la période de confinement au regard de la biodiversité, plusieurs actions ont été décidées :
retarder la tonte d'une partie des pelouses à la mi-juillet ;préserver la prairie (environ 200m²) et sa valeur écologique ;disposer des nichoirs exposés Sud-Est pour favoriser les nidifications.

En effet, pendant le confinement, plusieurs espèces ont été aperçues au sein de jardin : fauvette à tête noire, moineaux domestiques, grive musicienne, poule d’eau, perruche à collier… C'est également vrai pour la flore sauvage qui a repris ses droits : renoncules rampantes, camomilles sauvage, marguerites, cirses, crépis, fausse-vipérine, ou encore bourraches officinales. Autant de fleurs qui ont conduit des bourdons et des syrphes à venir butiner.