Górny Śląsk ma klimat środkowoeuropejski o wpływach mas powietrza oceanicznego i kontynentalnego. Klimat tego obszaru cechuje duża zmienność i nieregularność cykli, o przewadze wpływów oceanicznych, co decyduje o małych wahaniach temperatury oraz krótkich i najczęściej łagodnych zimach. Średnia roczna temperatura waha się od 4°C w Beskidach do 9°C w Kotlinie Raciborskiej. Natomiast temperatury w rejonie Opola (8,6°C) pozwalają uznać Opolszczyznę za jedną z najcieplejszych ziem w Polsce. Mikroklimat wokół Opola decyduje o tym, że sady i ogrody zakwitają tu 2-3 tygodnie wcześniej niż w środkowej Polsce. Roczna liczba dni z mrozem dochodzi do 40, a dni śnieżnych do ok. 50. Największe mrozy rzadko przekraczają -30°C, u upały 38°C. Obszar Górnego Śląska charakteryzuje się wysoką przeciętną opadów (700-800 mm). W Beskidach dochodzi do 1400 mm. Grubość pokrywy śnieżnej waha się od 50 cm na Nizinie Śląskiej do 150 cm w Beskidach. Na obszarze aglomeracji gospodarczych wytworzył się klimat lokalny, o cechach zwiększonej liczby dni mglistych i deszczowych. Na terenie GOP wskaźniki zanieczyszczenia powietrza są większe niż w innych aglomeracjach przemysłowych.
Świat roślinny i zwierzęcy
Zalesienie Górnego Śląska jest nierównomierne, chociaż w woj. opolskim lasy zajmują 25,4%, katowickim 27,8%, bielskim 36,9% i częstochowskim 31,1% pow. Na Opolszczyźnie kompleksy leśne dominują w międzyrzeczu Stobrawy i Małej Panwi (Bory Opolsko-Lublinieckie), na Równinie Niemodlińskiej (Bory Niemodlińskie), w Górach Opawskich (Głuchołazy), Beskidzie Śląskim, w dorzeczu Gostynki i Pszczynki (lasy pszczyńskie). W drzewostanie Borów Lublinieckich dominuje sosna z domieszką świerka i jodły. Na terenach górskich świerk z domieszką buka i jodły. W lasach pszczyńskich przeważa sosna z domieszką świerka i dębu. W lasach Opolszczyzny żyje dużo zajęcy, dzikich królików, a także lisów, dzików, saren i jeleni. Nad zbiornikami wodnymi i brzegami Odry – liczne gatunki ptactwa wodno-błotnego, głównie w rejonach Niemodlina i Prószkowa oraz nad Jeziorem Turawskim. W województwie katowickim liczba zwierzyny jest znacznie uboższa niż na Opolszczyźnie i występuje głównie w lasach pszczyńskich (dzik, jeleń, sama i lis). W Rezerwacie Jankowickim żyją żubry sprowadzone tu przed I wojną światową. Do osobliwości fauny Górnego Śląska należy suseł moręgowany, motyl kraśnik koryncki, nietoperz podkowiec, a florę unikatową reprezentują m.in. kotewka-orzech wodny, brekinia drzewiasta (jarząb). W skupiskach leśnych na Pogórzu występują znane w Polsce drzewa liściaste, trzmielina i kruszyna, natomiast okolice Cieszyna charakteryzują się występującą tu w zagajnikach i lasach – cieszynianką. W pobliskim rezerwacie na górze Tuł (k. Goleszowa) występuje kilka odmian storczyków. W Beskidach resztki puszczy karpackiej świerkowo-bukowo-jodłowej (Wielka Racza, Rycerzowa, Pilsko, Barania i Babia Góra). Na Babiej Górze występuje kosodrzewina (1350-1650 m) i roślinność alpejska (pow. 1650 m). Duże kompleksy leśne występują w Beskidzie Żywieckim od Wielkiej Raczy po Babią Górę.
Szczególnie bogaty jest świat zwierzęcy Beskidów. Wśród ssaków występuje tu borsuk, ryś, wilk, żbik, wydra, łasica, jeleń, sarna i daniel, a w Babiogórskim Parku Narodowym jeleń karpacki. Wśród ptaków, zwłaszcza w rejonie Babiej Góry, żyją rzadkie ptaki, m.in. zięby, orzechówki, drozdy obroźne, puchacze, głuszce, myszołowy. Ryby reprezentowane są w górskich potokach przez pstrąga tęczowego i węgorza.
Odmienny krajobrazowo i przyrodniczo jest obszar Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej, uwarunkowany występującymi tu procesami krasowymi. Najbogatsza szata roślinna występuje na terenie Wyżyny Olkuskiej. Lasy zachowały się tylko w niewielkich kompleksach (las mieszany i bory sosnowe, a także zespoły buczyny karpackiej). W rejonie Ojcowa relikt lasu górskiego – las jaworowy.
Roślinność górska reprezentowana jest na terenie Wyżyny przez omieg górski (źródła Białej Przemszy), ciemiężycę zieloną i chaber miękkowłosy (Dolina Ojcowska). Występują tu liczne gatunki kserotermiczne (siedliska bardzo suche, ciepłe i nasłonecznione) – ostnica Jana (dolina Prądnika), turzyca stepowa i macierzanka wczesna (skały wapienne). W lasach liściastych występują liczne storczyki.
Do świata zwierzęcego Wyżyny należy ok. 50 gatunków ssaków, wśród nich łoś (Puszcza Dulowska), 100 gatunków mięczaków, 21 gatunków płazów i gadów, 30 gatunków ryb; 17 gatunków nietoperzy z rzadkim przedstawicielem nocka orzęsionego (jaskinie Wierzchowska i Racławicka) i gackiem wielkouchym. Liczny świat ptaków reprezentują orliki krzykliwe, dzięcioły czarne i zielone, dzierzba czarnoczelna, cietrzewie, bociany czarne. Wśród gadów osobliwością jest żółw błotny (stawy i bagna Puszczy Dulowskiej). W zimnych potokach krasowych żyje pstrąg potokowy. Wśród owadów spotykamy rzadkie i piękne okazy motyli – pazia żeglarza i pazia królowej.