Flora
Come in quasi tutte le isole dell'Arcipelago Toscano, la vegetazione era costituita anticamente da leccete, che ricoprivano quasi tutta l'isola. Fino dall'antichità lo sviluppo dell'agricoltura, l'allevamento e gli incendi hanno alterato l'ambiente naturale e provocato la scomparsa di gran parte di questa vegetazione che oggi, con il passaggio da un'economia agricola al turismo, si sta lentamente ricostituendo.
L'antica vegetazione che dominava l'isola, caratterizzata da macchia mediterranea di lecci, con erica e corbezzolo, caprifoglio (Lonicera implexa), strappabrache (Smilax aspera), robbia (Rubia peregrina) ciclamini (Cyclamen repandum e Cyclamen neapolitanum), si trova ancora sul Promontorio del Franco, sul versante est di Poggio del Castello e nella Vallata del Molino.
Negli anni '50 le pendici del Poggio della Pagana sono state rimboschite con pini domestici e marittimi.
Fino a pochi decenni fa su quasi l'intera superficie dell'isola erano stati ricavati terrazzamenti con muri a secco di granito (detti 'greppe'), alcuni dei quali sono ancora coltivati a vigneto per produrre l'Ansonica del Giglio; la maggior parte dei terrazzamenti è stata tuttavia abbandonata e viene lentamente colonizzata da una bassa gariga ad Elicriso e successivamente di Cisto.
Fauna
La fauna terrestre dell'isola non presenta grande varietà, limitandosi al coniglio selvatico, alla crocidura minore, al topo
selvatico ed al muflone, importato di recente e poco diffuso.
Sono invece ben rappresentate le specie di pipistrelli (il molosso di Cestoni, il miniottero di Schreiber, il pipistrello nano, il pipistrello albolimbato, la nottola, il pipistrello di Savi, il serotino comune, l'orecchione bruno e l'orecchione grigio.
Tra le specie di uccelli nidificanti e svernanti sono da segnalare: la berta maggiore e la berta minore, il cormorano, l'albanella reale, la poiana, il gheppio, il falco pellegrino, il gabbiano corso, il gabbiano reale, il beccapesci, il piccione selvatico, la tortora, il barbagianni, l'assiolo, la civetta, il succiacapre, il rondone pallido, la passera scopaiola, il sordone, il codirosso spazzacamino, il passero solitario, la monachella, la magnanina, il corvo imperiale e lo zigolo nero.
La fauna ittica è quella tipica del Tirreno, con ancora una popolazione ben conservata di Pinna nobilis (bivalve noto come la grande nacchera), qualche cernia, dentici, saraghi, ricciole e numerosi e multicolori Labridi.
