A variedade climática corresponde fielmente à diversidade de formações vegetais. No sul crescem bosques de tipo atlântico, com árvores de folhas caducas, como o carvalho, a faia e o castanheiro. A vegetação natural da meseta seria a de estepe e de bosques mediterrâneos, mas se encontra degradada por milênios de agricultura. É típica da zona ocidental (Salamanca, Extremadura) a paisagem de pastagens com bosques de azinheiras. A azinheira e o pinho aparecem em todas as zonas de clima mediterrâneo, assim como o matagal denso, resultante da degradação de outras formações.

A fauna natural espanhola reflete a transição geográfica entre Europa e África. Ursos, lobos, linces, cervos e cabras selvagens sobrevivem em zonas montanhosas e em reservas. Abundam também javalis, lontras, abutres e outras espécies já extintas em quase todo o resto da Europa. Além de diversas espécies de águias e falcões, as aves aquáticas e migratórias formam grandes colônias nas regiões de Huelva, Ciudad Real e Gerona.