На Сахалине насчитывается более 50 видов минерального сырья, из которых нефть, газ, каменный и бурый уголь, строительные материалы, торф, пресные подземные воды имеют промышленное значение. Кроме того, имеются россыпи титаномагнетита, минеральные и термальные воды, проявления рудного золота, ртути, марганца, вольфрама, серебра, меди, свинца, цинка, хрома, никеля, кобальта, титана, стронция, талька, асбеста.
Неметаллические полезные ископаемые представлены самородной серой, цементным сырьем и строительными материалами. Строительные материалы представлены различными породами камня, глин, песками, гравийно-галечниковыми отложениями, пемзой. В районах нефтяных месторождений встречаются асфальтовые озера.
Широкое использование имеющихся в области земельных, водных, минеральных, биологических и рекреационных ресурсов позволяет обеспечивать основные потребности областной экономики и населения, поддерживать необходимый уровень экспорта в регионы России и государства Дальнего и Ближнего зарубежья.
Флора Сахалина и Курил богата и разнообразна и насчитывает около 2000 видов. В составе флоры значительное число реликтовых и эндемичных видов, много ценных лекарственных и пищевых растений. Отмечается множество плодово-ягодных растений: лимонник китайский, виноград Конье (Кэмпфера), актинидии, рябина бузинолистная, смородина, малина, шиповник, красника, голубика, брусника, морошка, клюква и т.д. Произрастают уникальные лекарственные растения: аралия сердцевидная и аралия высокая, элеутерококк, родиола розовая и др. В Красную книгу Сахалинской области включено 267 видов растений и грибов.
Сахалинская область является лесным регионом. Общая площадь земель лесного фонда составляет около 7 млн. га с преобладанием хвойных пород - 4 млн. га. Основные лесообразующие породы лесов Сахалина - ель, пихта, лиственница, береза каменная. Лесистость Сахалинской области составляет 68,1%.
Для сохранения уникальных природных объектов и комплексов на территории Сахалинской области функционируют 57 особо охраняемых природных территорий федерального и регионального значения (2 заповедника, 12 заказников, 1 природный парк, 41 памятник природы, 1 ботанический сад).