Флора Сахалина и Курил богата и разнообразна и насчитывает около 2000 видов. Здесь, как в огромном ботаническом саду, уживаются в тесном соседстве лиственница и полярная береза, ель и дикий виноград, кедровый стланик и бархатное дерево. Травяная растительность на о. Сахалине необычайно буйная, высокая и очень густая. Редкое сочетание темнохвойных лесов с зарослями курильского бамбука типично только для юга Сахалина, Южных Курил и Хоккайдо и не повторяется более нигде на земном шаре. Поэтому нуждается в особой охране.
Растительный мир области богат и разнообразен. Древесные растения используются в качестве лесопромышленного сырья и топлива (ель, пихта, лиственница). Многие растения используются для производства лекарств (ландыш Кейске, черемица остродольная, аралия травянистая, элеутерококк (свободноягодник), лимонник китайский, ромашка, брусника, красника, чистотел, валериана и др.).
Сахалинская область является лесным регионом. Основные лесообразующие породы лесов Сахалина – ель, пихта, лиственница, береза каменная. В связи с островным положением животный мир Сахалина несколько обеднен видами, обитающими на материке, но обогащен видами животных морских побережий. С севера в пределы острова проникают арктические виды: белая куропатка, мохноногий конюк, овсянка-ремез, а также северный олень. На юге животный мир обогащается представителями Маньчжурской зоогеографической подобласти: дальневосточная квакша, японский малый скворец, японский бекас.
В пределах области большое количество млекопитающих, образ жизни которых связан с морем. Это морской котик, калан, несколько видов нерп, киты зубастые и усатые, а также сивуч – самый крупный из ластоногих. Коренными обитателями сахалинских лесов являются: заяц-беляк, летяга, белка, бурундук, лисица, бурый медведь, горностай, ласка, росомаха, северный олень. Коренные сухопутные млекопитающие Сахалина представлены таежными видами: соболь, выдра, бурый медведь, росомаха, белка, летяга, заяц-беляк, рысь, бурундук, лисица красная и сиводушка, горностай, ласка.