北部は沖縄県全面積の約3分の1で、山原（やんばる）と呼ばれる森林が広がっている地域である。森林の型としては照葉樹林であり、高木の主体はイタジイである。ノグチゲラ、ヤンバルクイナ、ヤンバルテナガコガネなどの固有種が数多く生息している。その中でも本部半島は石灰岩地帯が多く、やや独特の生物相を持つ。

中南部の隆起珊瑚礁の上には、イスノキやアカギなどを構成要素とする森林があり、より熱帯的な要素が強い。ただし第2次大戦による破壊と、その後の人為的攪乱が大きいため、よく保存されている森林は少ない。

海岸線はサンゴ礁に囲まれるが、その発達は島の南北でも異なる。北部では珊瑚礁はほとんど海岸に密着して存在するが、中部以南では沖に発達してその内側にラグーンが形成される。ただしサンゴそのものは死滅しているものが多い地域が多く、生きたサンゴが一面にあるようなところは少ない。これは主として赤土流出などの自然破壊によると言われる。ラムサール条約登録湿地である漫湖や、渡り鳥の渡来地として知られる泡瀬干潟、ジュゴンが生息する辺野古沖、慶佐次湾のマングローブ林など、貴重な塩性の湿地・藻場・浅海域も存在する。これらのなかには開発計画が持ち上がっているものもある。

なお、日本の環境省が指定する日本の重要湿地500のうち、54ヶ所が沖縄県内にある。これは、北海道（61ヶ所）に次いで全国で2番目に多い。