Πλούσια και ευλογημένη από τη φύση, η Σάμος φιλοξενεί ένα τεράστιο αριθμό από εξαιρετικά σπάνια είδη της χλωρίδας και της πανίδας που προσελκύουν δεκάδες ερευνητές και λάτρεις του οικοτουρισμού κάθε χρόνο. Η Σάμος βρίσκεται στα ανατολικό άκρο του Αιγαίου, μόλις 1 ναυτικό μίλι από τις ακτές της Μικράς Ασίας, από την οποία χωρίζεται από το Στενό της Μυκάλης. Στα δυτικά της χωρίζεται από ένα πέρασμα 11,5 ναυτικών μιλίων από την Ικαρία, ενώ λίγο πιο νότια και ανάμεσα στα δύο νησιά απλώνεται η μικρονησία των Φούρνων. Το μέγεθος της Σάμου φτάνει τα 477 τ.χλμ, το σχήμα της, που μοιάζει με ταύρο, απλώνεται σε ένα μήκος 44,5 χλμ. και σε ένα πλάτος 19 χλμ. Η συνολική ακτογραμμή του νησιού φτάνει τα 160 χλμ. Πρωταγωνιστές του τοπίου είναι τα δύο δίασημα βουνά της, ο Κέρκης και ο Καρβούνης, που δίνουν στη Σάμο τον χαρακτήρα ενός ορεινού νησιού, καθώς το 70% της έκτασής της καλύπτεται από βουνά και λόφους. Ο Κέρκης, που είναι το ψηλότερο βουνό του ανατολικού Αιγαίου (1.434 μ.) υψώνει τις γυμνές και άγριες κορφές του σε όλο σχεδόν το δυτικό άκρο της νήσου, ενώ ο δασωμένος Καρβούνης, ή αλλιώς Άμπελος, (1.153 μ.), σηκώνεται ήρεμα στα κεντρικά. Στο υπόλοιπο νησί απλώνονται ήρεμοι λόφοι και μικρές πεδιάδες με καλλιέργειες που καθώς πλησιάζουν στη θάλασσα καταλήγουν σε μεγάλες παραλίες και παραθαλάσσιους υγρότοπους. Παρότι οι φωτιές έχουν αφανίσει ένα μεγάλο μέρος των δασών της Σάμου, το νησί φιλοξενεί ακόμα όμορφα και πυκνά δάση γεμάτα κρυστάλλινα ρυάκια δημιουργώντας τοπία που, σε πολλά σημεία, μοιάζουν με αυτά της Πίνδου. Η Σάμος είναι ένας από τους σπουδαιότερους οικοτουριστικούς προορισμούς της χώρας μας και κάθε χρόνο εκατοντάδες ταξιδιώτες καταφθάνουν για να ανακαλύψουν την άγρια φύση της. Η απολαυστική περιήγηση στο νησί γίνεται μέσα σε ένα μικρό σχετικά χώρο με σύντομες αποστάσεις και έτσι μπορεί κανείς, ακόμα και μέσα σε μια μέρα, να βρεθεί από τις κορφές των βουνών και τα δάση των μαυρόπευκων στους υγρότοπους των ακτών με τις ατέλειωτες παραλίες.

Η βλάστηση στο νησί είναι μοναδική. Η Σάμος ήταν από την αρχαιότητα διάσημη για τα μεγάλα της δάση και δεν είναι τυχαίο ότι πολλά από τα αρχαία προσωνύμια του νησιού είχαν αναφορά στον χλωριδικό της πλούτο. Η Σάμος ονομάστηκε ανά καιρούς Δρυούσα για τις βελανιδιές της, Ανθεμούσα για τα πολλά της λουλούδια, Μελάμφυλλος για τις δάφνες της, Φυλλάς για την πυκνή βλάστηση, Κυπαρισσία για τα δάση των κυπαρισσιών και Πιτυούσα για τα διάσημα πεύκα της. Ο μεγάλος πλούτος της χλωρίδας του νησιού, που περιλαμβάνει πολλά είδη της Δυτικής Ανατολίας, οφείλεται στην σχετικά πρόσφατη, σε γεωολογικούς αιώνες, αποκόλληση του νησιού από την Μικρά Ασία. Τα είδη των φυτών που έχουν καταγραφεί ξεπερνούν τα 1.500 και πολλά από αυτά είναι στενότοπα ενδημικά της νήσου. Η δασική βλάστηση του νησιού αποτελείται από τραχύς πεύκες, μαυρόπευκα, κυπαρρίσια, πλατάνια, δάφνες, αριές, κ.ά., ενώ σε λίγα σημεία υπάρχουν διάσπαρτες καστανιές. Στα χαμηλά επικρατούν τα φρύγανα και η μακία με πουρνάρια, αριές, σχοίνα, κουτσουπιές, χαρουπιές, κουμαριές, αγριελιές, λαδανιές, λεβάντες, θυμάρια και ρίγανες. Τα δάση των κωνοφόρων σταματάνε λίγο πριν τις κορυφές των βουνών, δίνοντας στη θέση τους στα γυμνά βράχια και στα ορεινά λιβάδια στα οποία αναπτύσσονται τα περισσότερα από τα εμβληματικά φυτά της νήσου.

Τα ενδημικά είδη που απαντώνται μόνο στη Σάμο είναι πολλά και θαυμαστά, όπως η σιληνή Silene samia, το θυμάρι Thymus samia, το Alyssum samium, η κενταύρια Centaurea xylobasis, το Muscari kerkis, η ιδιαίτερα σπάνια Consolida samia, η ασφάκα Phlomis grandiflora, η κενταύρια Centaurea cariensis maculiceps, η μαργαρίτα Anthemis rosea, το Erodium sibthorpianum vetteri και η υπέροχη, ντελικάτη ορχιδέα του Πυθαγόρα (Dactylorhiza pythagorae). Από τα ήδη της Ανατολίας που απαντώνται στη Σάμο ξεχωρίζουν η φριτιλάρια Fritillaria bithynica, ο κρόκος Crocus biflorus nubigena, το αγριογαρύφαλλο Dianthus zonatus, ο θάμνος Atraphaxis billardieri, το θυμάρι Thymus sipyleus, η Aristolochia incisa, η βιόλα Viola suavis και η Cyathophylla chlorifolia. Άλλα ενδιαφέροντα είδη είναι η Alkanna tubulosa, ο Lupinus gredensis, o Astragalus condensatus, ο γάλανθος Galanthus elwesii, το τσάι Sideritis sipylea, το Verbascum ikaricum, η καμπανούλα Campanula lyrata, η Silene urvillei, η Centaurea acicularis, το Erodium vetteri, το Paracaryum aucheri, το Galium samothracicum, η παιώνια Paeonia mascula mascula και οι ορχιδέες Cephalanthera epipactoides, Epipactis helleborine, Himantoglossum comperianum, Neottia ovata, Anacamptis sancta, Ophrys heterochila, O. homeri, O. labiosa, κ.ά. Η Σάμος είναι απλά ένας παράδεισος για όσους αγαπούν την αναζήτηση σπάνιων ειδών της χλωρίδας.

Η ορνιθοπανίδα του νησιού περιλαμβάνει κοντά στα 200 είδη, από τα οποία τα περισσότερα καταφθάνουν εδώ κατά την διάρκεια των μεταναστεύσεων, καθώς η Σάμος βρίσκεται ακριβώς πάνω στη μεγάλη μεταναστευτική οδό του ανατολικού Αιγαίου. Από τα αρπακτικά στον Κέρκη ζούνε ακόμα χρυσαετοί, ενώ άλλα είδη είναι οι σπιζαετοί, οι φιδαετοί, οι σφηκιάρηδες, οι γερακίνες, οι αετογερακίνες, οι καλαμόκιρκοι, οι πετρίτες, οι μαυροπετρίτες, τα ξεφτέρια, τα βραχοκιρκίνεζα, οι μπούφοι, οι τυτούδες, οι κουκουβάγιες και οι γκιώνηδες. Τους υγροτόπους του νησιού επισκέπτονται φοινικόπτερα, καστανόπαπιες, σταχτοτσικνιάδες, κρυπτοτσικνιάδες, νυχτοκόρακες, μικροτσικνιάδες, καλαμοκανάδες, αβοκέτες και πολλά άλλα είδη παρυδάτιων. Η ορνιθοπανίδα συμπληρώνεται με είδη όπως, αρτέμηδες, θαλασσοκόρακες, ορτύκια, τρυγόνια, φάσσες, σταχτάρες, τσαλαπετεινούς, αλκυόνες, μελισσοφάγους, χαλκοκουρούνες, δεντροσταρήθρες, βραχοχελίδονα, σταβλοχελίδονα, σταχτοπετρόκληδες, ασπροκωλίνες, γαλαζοκότσυφες, τσίχλες, αιγαιοτσιροβάκους, κοκκινοτσιροβάκους, κλειδωνάδες, αιγίθαλους, κόρακες, μαυροκέφαλες κίσσες, αετομάχους, κοκκινοκεφαλάδες, κ.ά.

Τα αμφίβια αντιπροσωπεύονται από σπάνιους λεβαντοβάτραχους, φρύνους, πρασινόφρυνους, λιμνοβάτραχους και δεντροβάτραχους. Στην κορυφή της πλούσιας ερπετοπανίδας που περιλαμβάνει 25 είδη, βρίσκονται δύο θαυμαστά ζώα, ο κοινός χαμαιλέοντας, ο οποίος σήμερα απαντάται μόνο στη Σάμο και η ενδημίκη του νησιού σαύρα της Σάμου. Άλλα είδη είναι η βαλτοχελώνα, η νεροχελώνα, η γραικοχελώνα, η θαλάσσια χελώνα καρέτα, το κροκοδειλάκι, η τρανόσαυρα, ο οφίσωψ, η σπάνια χρυσόσαυρα, η αμφίσβαινα, ο έρυξ, η σαΐτα, το σπιτόφιδο, το θαμνόφιδο, το νερόφιδο, το αγιόφιδο, ο σαπίτης και η οθωμανική οχιά. Από τα θηλαστικά η Σάμος έχει το προνόμιο να είναι το μοναδικό νησί της Ελλάδας στο οποίο ακόμα ζούνε υγιείς πληθυσμοί από σπάνια τσακάλια. Το γνωστό «Καπλάνι της βιτρίνας» υπήρξε μια λεοπάρδαλη που στα τέλη του 19ου αιώνα πέρασε στο νησί από την Τουρκία. Στις απομακρυσμένες περιοχές ζούνε μεσογειακές φώκιες, ενώ η πανίδα των θηλαστικών συμπληρώνεται από ασβούς, πετροκούναβα, νυφίτσες, σκαντζόχοιρους και λαγούς.

Στη Σάμο ζούνε και πολλά ενδιαφέροντα ασπόνδυλα, πολλά από τα οποία είναι ενδημικά του νησιού και του Αιγαίου και άλλα έρχονται από την Μικρά Ασία. Από αυτά ξεχωρίζουν οι πεταλούδες Kretania eurypillus, Satyrium ledereri, Archon apollinus, Pelopidas thrax, Thymelicus hyrax, Polygonia aegea και Hipparchia mersina, οι γρύλλοι Poecilimon sanctipauli, Eupholidoptera smyrnensis, Poecilimon ege, Saga campbelli και Saga natoliae, ο σκορπιός Calchas nordmanni και το καβούρι των γλυκών νερών Potamon hippocrate. Τέλος στα ρυάκια του Καρβούνη ζει ένα είδος ψαριού που απαντάται μόνο εδώ και στα ρυάκια της απέναντι μικρασιάτικης ακτής, ο ποταμοκέφαλος του Αιγαίου (Squalius fellowesii).