Основными видами добываемого минерального сырья на территории области являются граниты Шкурлатовского, огнеупорные глины Латненского месторождений, а также повсеместно - покровные суглинки, глины, пески, песчаники, карбонатные породы (мел, известняки, мергели) и минеральные пигменты Рудаевского месторождения. Разведано 98 месторождений твёрдых полезных ископаемых, 55 из которых находятся в эксплуатации. Начата разработка двух новых месторождений: Лощинское - кирпичного сырья в Россошанском районе и Хохольское - меловое для производства извести.

Основная река Воронежской области - Дон; все реки относятся к Донскому бассейну (густота речной сети 268 м на 1 км²). Важнейшие притоки Дона: справа - Ведуга, Девица, Потудань, Тихая Сосна и Чёрная Калитва; слева - Воронеж, Битюг, Осередь. На северо-востоке протекает Хопёр, с притоком Ворона, впадающий в Дон за пределами области. Реки на территории региона, кроме Дона, маловодны. На протяжении многих лет идёт понижение уровней подземных вод вокруг большинства городов и посёлков области. На реке Воронеж в 1972 году сооружено Воронежское водохранилище. Оно имеет водное зеркало площадью около 70 км², длину 35 км, ширину около 2 км и среднюю глубину 3,5 м. Является местом различных видов донной фауны и рыб. Водохранилище делит город Воронеж на две части. Годовой объем забора водных ресурсов из водных объектов составляет около 220000,00 тыс. м³, используемая площадь акватории водных объектов - 0,68 км². Наиболее крупными водопользователями на территории Воронежской области являются предприятия: топливно-энергетической промышленности, сахарной промышленности и других отраслей. В Воронежской области расположено более 2000 озёр. Озёра в основном пойменные, большинство расположены в пойме рек Дона и Воронежа. Также на территории региона расположено порядка 2500 прудов.

По лесорастительному районированию Воронежская область разделена на лесостепную (северная) и степную (южная) зоны, граница между которыми проходит с запада на восток по реке Тихая Сосна в направлении Лиски-Бобров-Таловая севернее гг. Новохопёрска и Поворино. Основными массивами естественного происхождения являются Усманский и Хреновской боры, Шипов лес, Теллермановская роща. Значительную часть лесных насаждений составляют мелкие островные урочища, нагорно-байрачные колки, а также небольшие участки, приуроченные к поймам рек. Общая площадь земель лесного фонда составляет 475,9 тыс. га, лесистость - 8,3%, общий запас древесины на корню, 61,8 млн. м³. Все леса на территории Воронежской области относятся к защитным. 74% земель лесного фонда занимаю ценные леса (351,5 тыс. га). Площадь лесных земель с преобладанием хвойных пород составляет 86,1 тыс. га, твердолиственных – 198,4 тыс. га, мягколиственных – 65,4 тыс. га. Установленный ежегодный объем изъятия древесины, составляет 838,31 тыс.м³. Общий объем заготовки древесины в 2021 году составил 357,5 тыс. м³3, что составляет 42,9 % от расчетной лесосеки. Фактический объем заготовки древесины с 2015 по 2021 годы не превышал 50% от установленного ежегодного объема. Лесные насаждения, особенно находящиеся в степной зоне, испытывают неблагоприятное воздействие засушливого климата и часто находятся в условиях близких к экстремальным, что в свою очередь вызывает распространение болезней и вредных организмов. Основными причинами усыхания и гибели насаждений в течение последних лет являются болезни (44%) и лесные пожары (30%). Самый большой процент гибели древесных насаждений Воронежской области вызывает корневая губка сосны. Из 6 тысяч гектаров лесов, погибших с 2017 по 2021 год, 4,2 тыс. га восстановлены. В последние 15 лет отмечается неблагоприятное изменение климата на территории Воронежской области, а именно увеличение засушливых периодов до 2 месяцев, возникновение суховеев, а также малоснежные зимы. В изменившихся климатических условиях требуется корректировка технологических процессов лесовосстановления. В связи с этим внесены соответствующие изменения в лесохозяйственные регламенты лесничеств, что позволило ввести в состав лесных культур засухоустойчивые лиственные породы, такие как акация белая, являющаяся медоносом. Для повышения приживаемости сеянцев в 2022 году проведены экспериментальные посадки сосны с увеличением количества посадочных мест на гектар и увеличена площадь посадки механизированным способом. Большой ущерб лесам области наносят пожары. Ежегодно происходит около 50 лесных пожаров и возгораний на площади более 680 га, в т.ч. 45 из них связаны с неосторожным обращением с огнем. Мероприятия по противопожарному обустройству лесов проводятся в полном соответствии с объемами, предусмотренными лесным планом Воронежской области. Ежегодно мониторинг лесных пожаров осуществляется в ходе наземного патрулирования по 192 маршрутам общей протяженностью 11213 км и с применением 46 камер видеонаблюдения, работающих в системе «Лесохранитель». Зона покрытия камер охватывает в том числе 95 населенных пунктов, подверженных угрозе от лесных пожаров. Системы объединены в единую сеть для передачи в реальном времени видеоизображения в региональную диспетчерскую службу, единую диспетчерскую систему муниципальных районов, попадающих в зону охвата, и оперативную дежурную службу центра управления в кризисных ситуациях ГУ МЧС России по Воронежской области. Силы и средства лесопожарных формирований и лесной охраны в течение пожароопасного сезона находятся в режиме повышенной готовности. Обеспечено круглосуточное дежурство региональной диспетчерской службы. При повышении класса пожарной опасности по условиям погоды сотрудниками Управления лесного хозяйства Воронежской области проводятся патрулирования с привлечением ГУ МЧС России по Воронежской области, ГУ МВД России по Воронежской области, органов местного самоуправления, общественных организаций и волонтеров и др. заинтересованных ведомств. Мобильными группами ведется активная профилактическая работа с местным населением, направленная на недопущение нарушений требований пожарной безопасности в лесах.

Биоресурсы суши Растения. На территории области зафиксировано 1932 вида высших растений, кроме мхов. Самыми крупными родами в естественной флоре по числу видов являются осока - 45 видов, ястребинка - 32, лапчатка - 24, вероника - 22, горец - 21, астрагал - 19, фиалка - 19, полынь - 19, пырей и лютик - по 17 видов, составляющие 15% от всей флоры области. Кроме дикорастущих видов, зарегистрировано 355 культивируемых и 362 сорных вида. Среди культивируемых больше всего сосновых, ивовых и мотыльковых. Сорняки преобладают среди гречишных, крестоцветных, губоцветных, лебедовых, бурачниковых, сложноцветных, норичниковых и зонтичных. По абсолютному числу видов сорных растений на первом месте стоят сложноцветные, крестоцветные, злаки, губоцветные, мотыльковые и гречишные, составляющие более половины всех сорняков области. Культивируемые и сорные растения, т.е. антропофиты, составляют свыше 37% от всего числа видов. Насчитывается 170 видов древесных интродуцентов. Они происходят из Северной Америки (56 видов), Дальнего Востока (38), Европы (24), Евразии (22), Западной Европы (13), Азии (10), Сибири (4) и Африки (1 вид). В области господствуют два типа растительности - леса и степи, меньшую площадь занимают пойменные луга, совсем редки болота. Охраняемые виды. Вследствие вырубки лесов, распашки степей и лугов, усиленного выпаса скота и т.д., частично или полностью исчезли некоторые растительные группировки (например, ковыльные степи у ст. Тойда, сфагновые болота у ст. Отрожка и в Хреновском бору) и отдельные виды растений (осока низкая, пион тонколистный, прутняк распростёртый в Каменной степи, осока низкая в Хреновской степи и др.). На грани полного исчезновения находится больше 100 видов растений. До 120 редких растений области взяты под охрану, часть их вошла в Красную книгу России. Редкими являются почти все представители семейства орхидных - такие, как венерин башмачок; или грушанка одноцветковая из семейства грушанковых, и др. Лекарственные растения. На территории области имеется более 50 лекарственных и ядовитых растений. Многие виды применяются в народной медицине. Наиболее употребительные и широко распространённые лесные лекарственные растения: ландыш, медуница, плаун баранец. Животные. Животный мир области представлен тысячами видов, только позвоночных - более 430, из которых 18 занесены в Красную книгу России. Встpечаются 70 видов млекопитающих, 290 видов птиц, 56 видов и подвидов pыб, 10 видов земноводных, 9 видов пpесмыкающихся. Изученность pазных гpупп животных неодинакова. Регуляpный монитоpинг пpоводится за охотничьими видами и угодьями, где они обитают, а также за суpком-байбаком. Класс пресмыкающиеся (рептилии) включает 7 видов: 3 вида ящериц, 3 вида змей и один вид черепахи. Класс земноводные (амфибии) представлен 8 видами: обычными озёрной, прудовой и остромордой, травяной лягушками, краснобрюхой жерлянкой, чесночницей, зелёной жабой и более редкими видами - серой (обыкновенной) жабой и обыкновенным тритоном. Класс млекопитающие включает представителей 6 отрядов: насекомоядных, рукокрылых, зайцеобразных, грызунов, хищных, парнокопытных. Зарегистрировано 294 вида птиц. Из них, в настоящее время, гнездятся (или их гнездование очень вероятно) 190 видов, 12 видов отмечены как гнездящиеся в 19 в., начале и середине 20 в., но, достоверных подтверждений гнездования в последние годы не имеется (розовый пеликан, большой баклан, чёрный аист, луток, скопа, степной орёл, сапсан, степная пустельга, тетерев, стрепет, дупель, белокрылый жаворонок). Охраняемые виды. Утвержден новый перечень объектов животного мира, занесенных в Красную книгу РФ. По сравнению с предыдущей Красной книгой РСФСР, из списка редких и исчезающих видов, встречающихся на территории Воронежской области, исключен сурок-байбак. В то же время, этот список значительно расширен, и в перечень видов животных дополнительно включено 5 видов рыб, 12 видов птиц. Охотничьи виды. Область характеризуется незначительным развитием охотничьего хозяйства, что связано с природными и экономическими условиями. Общая площадь охотничьих угодий - 4700 тыс. га (89,7% территории). Из них более 400 тыс. га закреплено за Воронежской региональной организацией охотников и рыболовов, около 400 тыс. га занимают охотничьи заказники Госохотнадзора. Основные охотничьи виды: лось, кабан, косуля, олень благородный, олень пятнистый, заяц русак, лисица. Водные биоресурсы Состав ихтиофауны реки Дон и его притоков ранее был представлен двумя видами круглоротых и 60 видами и формами рыб. В последнем десятилетии в пределах области зарегистрировано 40 видов рыб. Для промышленного рыболовства можно использовать реку Дон и отдельные участки его притоков: реки Воронеж, Потудань, Икорец, Тихая Сосна, Битюг, Чёрная Калитва, Богучарка, Хопёр, Савала и Ворона, а также несколько десятков пойменных озёр и Воронежское водохранилище. На естественных водоёмах промысел ведут 6 рыбодобывающих организаций. Основные промысловые виды рыб: лещ, судак, сазан, густера, плотва, карась. Водоёмы, расположенные в бассейне Верхнего Дона, имеют значение в воспроизводстве рыбных запасов местных видов рыб и цимлянских мигрантов, поднимающихся вверх по реке Дон из Цимлянского водохранилища при высоком стоянии паводковых вод. На этих водоёмах имеются условия для воспроизводства хорошей сырьевой базы с доведением её до 20-30 тыс. ц. Кадастр наземных позвоночных животных Воронежской области содержит сведения об 11 видах земноводных (класс Amphibia), 11 видах пресмыкающихся (класс Reptilia), 304 видах птиц (класс Aves) и 79 видах млекопитающих (класс Mammalia). Из наземных позвоночных, внесенных в перечень объектов животного мира, занесенных в Красную книгу Российской Федерации, утвержденный приказом Минприроды России от 24.03.2020 № 162, на территории Воронежской области могут встречаться следующие виды: птицы – розовый пеликан, каравайка, черный аист, краснозобая казарка, пискулька, серый гусь, белоглазый нырок, скопа, степной лунь, европейский тювик, курганник, змееяд, степной орел, большой и малый подорлики, орел-могильник, беркут, орлан-белохвост, белоголовый сип, балобан, сапсан, кобчик, степная пустельга, дрофа, стрепет, авдотка, кулик-сорока, большой кроншнеп, филин, сизоворонка, обыкновенная горлица, вертлявая камышевка; млекопитающие – русская выхухоль, крапчатый суслик, перевязка. Список разрешенных к добыче охотничьих ресурсов области включает в настоящее время 64 вида позвоночных животных, из которых 22 вида млекопитающих и 42 вида птиц. Из 22 видов млекопитающих, отнесенных к охотничьим ресурсам, к основным объектам охоты могут быть отнесены 13 видов. Это 4 вида копытных (кабан, европейская косуля, лось, европейский благородный олень), а также волк, лисица, барсук, куницы (лесная и каменная), заяц-русак, бобр, сурок-байбак и американская норка. Из 42 видов птиц, отнесенных к охотничьим ресурсам, к основным объектам охоты могут быть отнесены 14 видов: серая куропатка, вяхирь, обыкновенный перепел, вальдшнеп, белолобый гусь, гуменник, кряква, чирок-свистунок, чирок-трескунок, широконоска, свиязь, шилохвость, коростель, лысуха. Площадь охотничьих угодий Воронежской области составляет 5046 тыс. га, в том числе 3799 тыс. га (75,3 %) – закрепленные охотничьи угодья и 1247 тыс. га (24,7 %) – общедоступные охотничьи угодья. Всего на сегодняшний день зарегистрировано 46 охотпользователей. Самым крупным охотпользователем Воронежской области является Воронежская региональная общественная организация охотников и рыболовов, за которой закреплено почти 2900 тыс. га охотничьих угодий (более 76 % от всех закрепленных охотничьих угодий) во всех муниципальных районах области, кроме Бобровского и Эртильского.

Климат области умеренно континентальный, средняя температура января -10,5°С на севере, -8,5°С на юге, июля - соответственно +19,6°С и +21,8°С. Среднегодовое количество осадков 550-560 мм на северо-западе и 435-525 мм - на юго-востоке. Абсолютные минимумы температур воздуха могут достигать минус 36-40°С, максимумы - плюс 38-40°С. Устойчивый снежный покров в области обычно устанавливается не ранее декабря и лежит 122 дня, в Богучаре - 103 дня. Высота его в конце зимы в лесостепной полосе составляет 30-40 см, в степной полосе - 10-15 см. В целом, повсеместно годовая сумма осадков значительно ниже величины испарения. Продолжительность вегетационного периода (с температурой выше 5°С) от 190 дней на севере, до 200 дней на юге. Безморозный период 138-148 дней. Наибольшая скорость ветра наблюдается в зимнее время (январь, февраль), а наименьшая - летом (июнь, июль, август). Что касается распределения направлений ветра по сезонам года, то осень и зима характеризуются преобладанием южных, юго-западных и западных ветров. Весной обычны ветры, дующие с юга, юго-востока и востока. Летом преобладают северо-западные, западные и юго-западные ветры. Южная часть области подвержена суховеям.

В настоящее время сеть ООПТ представлена: 2 государственными природными заповедниками федерального значения («Воронежский государственный природный биосферный заповедник им. В.М. Пескова», «Хоперский государственный природный заповедник»); 22 государственными природными заказниками, из которых 2 федерального значения («Каменная степь», «Воронежский») и 20 областного значения («Коротоякские акваорешники», «Степной», «Хоперский», «Великоархангельский», «Байгоровский», «Гарус», «Родники», «Михайловский», «Краснолипьевский», «Землянский», «Семилукский», «Воронежская нагорная дубрава», «Рамонье», «Песковский», «Степная балка в окрестностях с. Острянка», «Дивногорье», «Яр Рассыпной», «Битюгский», «Дерезовский», «Ясиновский яр»); 4 природными парками областного значения «Лесопарк «Оптимистов», «Ломовской природный ландшафтный парк», «Парковая зона историко-культурного центра «Дворцовый комплекс Ольденбургских» (Верхний и Нижний парк)», «Репнинский лес»); 1 дендрологическим парком областного значения «Опытный дендрарий Автон-11»; 186 памятниками природы областного значения; 41 ООПТ местного значения.