Bien que la plupart de l’île soit désertique ou semi-aride, l’Australie ne manque pas d’habitats diversifiés pour accueillir différentes espèces animales et végétales. Du fait du grand âge du continent, de son climat très variable dans le temps et son isolation géographique très longue, une faune et une flore particulières ont pu se développer. Environ 85% des plantes à fleurs, 84% des mammifères, plus de 45% des oiseaux et 89% des poissons du plateau continental sont considérés comme des espèces endémiques. Les espèces animales les plus connues sont le koala, le kangourou, l’émeu, l’ornithorynque, le wombat et l’échidné.

L’arrivée des premiers hommes en Australie, la colonisation européenne et la modernisation ont chacun apporté leur lot de flore et faune du monde entier. Certaines ont trop prospéré et ont atteint des proportions trop importantes, menaçant, sinon exterminant, d’autres espèces. 24 lapins furent introduits en Australie en 1874 et se reproduisirent très rapidement Dans ce pays dépourvu de carnassiers, les lapins ont prospéré. À peine un demi-siècle plus tard, la population de lapins de garenne s'élevait à 30 millions d'individus et menaçait l'agriculture et l'équilibre écologique locaux. Après l'introduction de la myxomatose, on en est arrivé, en 1995, à introduire sur ce continent un virus ravageur des lapins : Le Rabbit Haemorrhagic Disease Virus (RHDV) pour rééquilibrer leur population. Les Australiens relâchèrent également des renards, jusqu'ici absents de l'île-continent, qui s'attaquèrent aux marsupiaux. Des maladies comme la myxomatose sont même entretenues par les autorités pour en limiter le nombre. Un exemple très connu d’extermination est la disparition du tigre de Tasmanie après l’arrivée des Européens.

Les premiers colons importèrent du bétail mais leurs excréments ne disparaissaient pas car il n'y avait pas d'insectes ni de bactéries chargés de leur dégradation. Depuis, il est interdit d'importer des espèces animales ou végétales en Australie.

Le fédéral Environment Protection and Biodiversity Conservation Act 1999 est un cadre juridique pour la protection des espèces menacées. De nombreuses zones protégées ont été créées en vertu du Plan d'action pour la biodiversité nationale pour protéger et préserver des écosystèmes uniques, 64 zones humides sont inscrites à la Convention de Ramsar, et 16 sites ont été inscrits au patrimoine mondial . L'Australie a été classée 13^e au classement 2005 de l’Environmental Sustainability Index.