Ο Άγιος Ευστράτιος, ένα από τα πιο απομονωμένα και ιδιαίτερα νησιά του Αιγαίου, χαρακτηρίζεται από ένα πλήθος διαφορετικών βιοτόπων που εναλλάσονται μέσα σε μια σχετικά μικρή έκταση. Το νησί πήρε το όνομά του από τον όσιο Ευστράτιο τον Θαυματουργό που έζησε εδώ τον 9ο αιώνα ως εξόριστος, καθώς ήταν αντίθετος προς την πολιτική της εικονομαχίας του αυτοκράτορα Λέοντα του Αρμένιου. Κατά την αρχαιότητα ονομαζόταν Αλόννησος, ενώ ο Παυσανίας αναφέρει το νησί με το όνομα Νέα γιατί πιστευόταν ότι αναδύθηκε από την θάλασσα την εποχή που καταποντίστηκε η Ομηρική νήσος Χρυσή που βρισκόταν κοντά στη Λήμνο. Στους χάρτες των Ιταλών θαλασσοπόρων του Μεσαίωνα το νησί αναγραφόταν ως Sanstrati και ως Chryse. Ο Άη-Στράτης, όπως πιο συχνά αναφέρεται, βρίσκεται στη μέση του Βορείου Αιγαίου, 16 ναυτικά μίλια νότια της Λήμνου, 38 ν.μ. βορειοανατολικά της Σκύρου και 41 ν.μ. βορειοδυτικά της Λέσβου στην οποία ανήκει διοικητικά. Το μέγεθος του φτάνει τα 49 τ.χλμ. και η ακτογραμμή του τα 37 χλμ., ενώ το σχήμα του είναι χαρακτηριστικά τριγωνικό. Πρόκειται για ένα νησί ηφαιστειογενούς προέλευσης με διαδοχικούς λόφους αλλά χωρίς μεγάλες ορεινές εξάρσεις. Στα κεντρικά και στα ανατολικά υψώνεται μια λοφώδης ραχοκοκκαλιά που κινείται σε μια κατεύθυνση από τα βόρεια προς τα νότια, με υψόμετρο από 250 εώς 298 μέτρα. Σημαντικότερα υψώματα του νησιού είναι η Λεμονή Ράχη, το Σημάδι, τα Τουρλάκια, ο Προφήτης Ηλίας, τα Ισώματα και ο Άγιος Δημήτριος. Οι λόφοι σβήνουν ήρεμα προς τα δυτικά δημιουργώντας συνεχείς ρεματιές και στενές κοιλάδες, καταλήγωντας σε υπέροχους όρμους και παραλίες στις οποίες τα νερά των χειμάρρων σχηματίζουν όμορφους μικρούς υγροτόπους. Γύρω από το νησί υπάρχουν λίγες βραχονησίδες με σημαντικότερες τους Αγίους Αποστόλους, τη Βέλια και το Δασκαλιό. Ο Άη-Στράτης υπήρξε για πολλά χρόνια, κατά τον 20ό αιώνα, τόπος εξορίας για τους αριστερούς και εδώ έζησαν σπουδαίοι πνευματικοί άνθρωποι, όπως ο Δημήτρης Γληνός, ο Κώστας Βάρναλης, ο Γιάννης Ρίτσος, ο Τάσος Λειβαδίτης και ο Μενέλαος Λουντέμης. Το μικρό μέγεθος του νησιού είναι το πλέον κατάλληλο για ημερήσιες εκδρομές εξερεύνησης, καθώς από το λιμάνι και μοναδικό οικισμό ξεκινάνε υπέροχοι χωματόδρομοι, μονοπάτια και γιδόστρατες που οδηγούν σε απομακρυσμένες παραλίες και πλούσια δρυοδάση.

Στον Άη-Στράτη πρωταγωνιστούν τα δάση της ήμερης βελανιδιάς (Quercus ithaburensis subsp macrolepis) που βρίσκονται σε μικρές ομάδες σε όλο σχεδόν το νησί. Μάλιστα στα βορειοανατολικά, στη θέση Αυλάκια, βρίσκεται ένα πυκνό άγριο δρυοδάσος, ενώ πιο ανατολικά και στη παραλία Αλωνίτσι οι βελανιδιές ενώνονται με τις αμμοθίνες σχηματίζοντας ένα σπάνιο βιότοπο. Κοντά στις παραλίες και στους λόφους αναπτύσσεται η τυπική μεσογειακή χλωρίδα με είδη, όπως κοκκορεβυθιές, αλμυρίκια, άρτηκες, ρίγανες, δεντρολίβανα, φασκόμηλα, εφέδρες, γαλατσίδες, σπαραγγιές, ασφόδελους, κάππαρες, ενώ κοντά στο χωριό υπάρχουν λίγες λευκοϊτιές και λεύκες. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η βλάστηση των μικρών υγροτόπων, όπου εκτός από τις πικροδάφνες και τις λυγαριές, απαντώνται και κάποια σπάνια υδροχαρή φυτά, όπως η Pilularia minuta, ο Isoetes duriei, η Callitriche brutia, ο Myosurus heldreichi και το Lythrum borysthenicum. Τα πιο σπάνια φυτά του νησιού είναι ο Melilotus elegans, η κάππαρη Capparis zoharyi και ο φλώμος Verbascum lasianthum. Άλλα αξιόλογα είδη είναι η μαργαρίτα Anthemis werneri subsp insularum, η Crepis micrantha, το Taraxacum scolopendrinum, το Alyssum umbellatum, η Moenchia erecta, η σιληνή Silene dichotoma, ο Oxybasis glauca, η Calystegia soldanella, η Cuscuta planiflora, η Crassula vaillantii, ο Lathyrus articulatus, ο Ononis diffusa, το Hypecoum torulosum, το Ornithogalum armeniacum, ο Stachys cretica subsp lesbiaca, η ορχιδέα Himantoglossum jankae και η Orobanche picridis. Η χλωρίδα συμπληρώνεται με είδη, όπως το Polypodium cambricum, το Mesembryanthemum nodiflorum, το αγριόσκορδο Allium flavum subsp tauricum, ο νάρκισσος Narcissus tazetta, ο κρίνος Pancratium maritimum, ο Cachrys cristata, το Crithmum maritimum, το Smyrnium olusatrum,το Arum italicum subsp italicum, ο Asteriscus aquaticus, η Carlina corymbosa subsp graeca, ο Carthamus dentatus subsp ruber, οι κενταύριες Centaurea benedicta και Centaurea spinosa, το Onopordum tauricum, η Anchusa undulata subsp hybrida, το Echium arenarium, ο Myosotis litoralis, η Malcolmia flexuosa subsp naxensis, η Paronychia macrosepala, η Sagina maritima, η σιληνή Silene fabaria subsp fabaria, ο Convolvulus oleifolius, η Crassula tillaea, ο Cyperus capitatus, η Eleocharis palustris, ο Schoenoplectus litoralis, η Lomelosia brachiata, ο Lotus conimbricensis, η Drimia maritima, το Muscari weissii, το Hypericum olympicum, ο κρόκος Crocus laevigatus, η ίριδα Iris tuberosa, η Ajuga orientalis subsp orientalis, η Alcea heldreichii, το Glaucium flavum, το Glaucium corniculatum, η παπαρούνα Papaver nigrotinctum, ο Adonis annua subsp cupaniana, ο Ranunculus peltatus subsp baudotii, η Saxifraga hederacea και η βιόλα Viola kitaibeliana. Από τις ορχιδέες εδώ απαντώνται οι Epipactis microphylla, Anacamptis morio, Anacamptis pyramidalis, Limodorum abortivum, Ophrys bombyliflora και Ophrys tenthredinifera.

Η θέση του Άη-Στράτη στη μέση του Αιγαίου και η παρουσία των υγροτόπων προσελκύει κατά τη μεταναστευτική περίοδο πολλά πουλιά που έρχονται εδώ για να ξεκουραστούν. Πρωταγωνιστές της ορνιθοπανίδας είναι οι μαυροπετρίτες που φωλιάζουν στα κάθετα βράχια και στις βραχονησίδες της περιοχής. Γύρω από το νησί συναντώνται πολλά είδη από θαλασσοπούλια, όπως αρτέμηδες, μύχοι, υδροβάτες, ασημόγλαροι, αιγαιόγλαροι και θαλασσοκόρακες. Στα φρύγανα και στα δάση είναι πολύ συχνή η παρουσία της νησιώτικης πέρδικας. Από τα αρπακτικά εδώ απαντώνται φιδαετοί, σπιζαετοί, γερακίνες, αετογερακίνες, ξεφτέρια, πετρίτες και βραχοκιρκίνεζα. Οι υγρότοποι προσελκύουν πολλά παρυδάτια είδη, όπως λευκοτσικνιάδες, νυχτοκόρακες, κρυπτοτσικνιάδες, μικροτσικνιάδες, ακτίτες, πρασινοσκέληδες, καλαμοκανάδες, ποταμοσφυριχτές και νανοσκαλίδρες. Η ορνιθοπανίδα συμπληρώνεται με είδη όπως μπεκάτσες, ορτύκια, τρυγόνια, κούκους, κουκουβάγιες, γιδοβύζια, σταχτάρες, βουνοσταχτάρες, βραχοχελίδονα, σπιτοχελίδονα, σταβλοχελίδονα, τσαλαπετεινούς, μελισσοφάγους, χαλκοκουρούνες, στραβολαίμηδες, κορυδαλλούς, ωχροκελάδες, λιβαδοκελάδες, τρυποφράχτες, φοινίκουρους, σταχτοπετρόκληδες, ασπροκωλίνες, γαλαζοκότσυφες, μαυροτσιροβάκους, βουνοτσιροβάκους, γαλαζοπαπαδίτσες, φλώρους, φρυγανοτσίχλονα και τσιφτάδες.

Η ερπετοπανίδα του νησιού είναι μάλλλον φτωχή και περιλαμβάνει την γραικοχελώνα, τον κυρτοδάκυλο του υποείδους beutleri, το σαμιαμίδι, τον οφίσοπα, τον τυφλίτη και τον εφιό. Από τα θηλαστικά ξεχωρίζει η συχνή παρουσία της μεσογειακής φώκιας στις σπηλιές γύρω από το νησί, ενώ κοινά είναι οι σκαντζόχοιροι και τα αγριοκούνελα. Η θαλάσσια περιοχή γύρω από το νησί είναι πολύ σημαντική για τα θαλάσσια θηλαστικά με την συχνή παρουσία ειδών, όπως ο μεγαλόπρεπος φυσητήρας, το κοινό δελφίνι, το σταχτοδέλφινο, το ζωνοδέλφινο και το ρινοδέλφινο. Στον Άη-Στράτη ζει και ένα στενότοπο ενδημικό είδος γρύλου με την επιστημονική ονομασία Rhacocleis agiostratica, αλλά και κάποια ενδιαφέροντα ασπόνδυλα, όπως το ισόποδο Armadillidium insulanum και το κολεόπτερο Dendarus werneri. Το νησί είναι εδώ και πολλά χρόνια ακριδόπληκτο. Σχεδόν κάθε χρόνο στις αρχές της άνοιξης εκκολάπτονται αμέτρητα σμήνη από νύμφες του είδους Dociostaurus maroccanus που κατακλύζουν το νησί και καταστρέφουν την βλάστηση.