Η Λέσβος λόγω ευνοϊκών εδαφοκλιματικών συνθηκών, διαθέτει μια από τις πλουσιότερες χλωρίδες του κόσμου, γεγονός που κατά πολύ συμβάλλει στην αισθητική του νησιού. Η αρχαία λυρική ποιήτρια Σαπφώ (6ος π.Χ. αιώνας) αναφέρει σε ποιήματά της τα φυτά της Λεσβιακής γης, ενώ επίσης ο φιλόσοφος Θεόφραστος ( 3ος π.Χ. αιώνας ) καταγράφει συστηματικά μεγάλο αριθμό φυτών και ορίζεται ως ο ιδρυτής της Βοτανικής. 

      Σήμερα, περισσότερα από 1.400 taxa (είδη και υποείδη) φυτών περιλαμβάνονται στην χλωρίδα της Λέσβου και χωρίς υπερβολή το νησί θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί ως «Βοτανικός Παράδεισος»: αρωματικά-φαρμακευτικά, καλλωπιστικά και σπάνια φυτά, δένδρα και θάμνοι. Αν και η Δυτική Λέσβος, συγκριτικά με την υπόλοιπη νησιωτική έκταση, είναι άγονη -με την εξαίρεση μικρές  πεδινές εκτάσεις - τα ανατολικά, νότια και κεντρικά τμήματα είναι κατάφυτα από ελαιώνες (11.000.000 περίπου ελαιόδεντρα) και δάση πεύκων, ελάτων, πλατανιών,  καστανιών, οξιών, βελανιδιών κ.α. 

   Θα πρέπει να αναφέρουμε την ύπαρξη του Ροδόδεντρου (Rhododendron Luteum Sweet), το οποίο δεν υπάρχει πουθενά στην Ελλάδα, παρά μόνο στην Λέσβο. Πρόκειται για φυλλοβόλο θάμνο με ύψος μέχρι 4,5 μ., με μεγάλα ωραία κίτρινα άνθη και φύλλα λογχοειδή και επιμήκη. Φύεται σε υγρά και γόνιμα αμμώδη και αργιλώδη εδάφη και το συναντάμε σε υψόμετρο από 60μ. έως την κορυφή του βουνού Προφήτη Ηλία ( 799μ.). Η εμφάνιση του Ροδόδεντρου συνοδεύεται από τα είδη πικροδάφνη ( Nerium oleander ), πτέρη ( Pteris aquillina ), ιτιά ( Salix fragillis ), κουμαριά ( Arbutus unedo ), κισσός (Hedera helix ), καστανιά ( Castanea satina ),κ.α.   

    Τα Λεσβιακά δάση προσφέρουν καταφύγιο σε άγρια ζώα και πουλιά, και συγκεκριμένα από τα θηλαστικά, ενδιαφέρον παρουσιάζει ο σκίουρος ”Sciurus Anomalus” (όχι ο κοινός), ενώ το μεγαλύτερο θηλαστικό είναι η αλεπού. Στα είδη των φιδιών, το μόνο δηλητηριώδες ανήκει στην κατηγορία ”Vipera Xanthina”. Σ΄ό,τι αφορά τα πουλιά, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η νησιώτικη ορεινή πέρδικα ”Alectoris Chuvar”. 

    Πολύ ενδιαφέρον οικοσύστημα είναι ο Υγρότοπος του Κόλπου της Καλλονής που περιλαμβάνει τον ίδιο τον Κόλπο αλλά και μεγάλο αριθμό χερσαίων υγροτόπων: τις αλυκές Καλλονής και Πολυχνίτου, αλίπεδα, ρέματα και οι εκβολές τους, καλαμιώνες, πευκοδάσος και ελαιώνες. Στους υγρότοπους του κόλπου μόνο έχουν καταγραφεί 134 είδη πουλιών, 66 από τα οποία είναι μεταναστευτικά.       

    Ανάμεσα στους πολύ ενδιαφέροντες κατοίκους του είναι τα  φλαμίγκο, η αλκυόνα, ο κοκκινοσκέλης, ένα νευρικό πουλί που με το παραμικρό πετιέται ξεσηκώνοντας και τα υπόλοιπα πουλιά και η αβοκέτα, ένα πουλί με ψηλά πόδια και ράμφος που κυρτώνει προς τα επάνω. Τα τελευταία χρόνια δημιουργούνται παρατηρητήρια και λαμβάνονται μέτρα για την προστασία του οικοσυστήματος ενώ αντίστοιχα.αυξάνει και ο αριθμός των ατόμων που επισκέπτονται την Λέσβο έχοντας ως κύριο σκοπό την παρατήρηση πουλιών.