Nonostante risulti profondamente ferito dall'attività estrattiva mineraria, l'ambiente nei dintorni della città conserva un patrimonio naturalistico che, in alcuni casi, assume valore inestimabile.
È questo il caso del canale Peddori, una zona situata nelle immediate vicinanze della città, le cui peculiarità ecologico-ambientali hanno consentito lo sviluppo e la preservazione di alcune specie endemiche floreali e faunistiche, a tutt'oggi oggetto di studio da parte di autorevoli esponenti del mondo scientifico.
In questa zona prolifera il bosso delle Baleari , una pianta di origine sub-tropicale che non esiste altrove nell'isola e in Italia.
Sempre nella stessa area, vive un'altra rarità la cui scoperta è assai più recente; si tratta di una particolare specie di geotritone (noto negli ambienti scientifici con il nome di Speleomantes), un anfibio urodelo simile ai tritoni, geneticamente differente dalle altre specie presenti in Italia e nel mondo, la cui esigua popolazione ha trovato in una piccola cavità il suo habitat naturale.
Molti altri endemismi sono, comunque, presenti in tutto il territorio; celati tra l'esuberanza della macchia mediterranea, tra i cisti ed i ginepri, le ginestre ed i corbezzoli, le eriche e le lavande, si possono osservare oltre 15 specie di orchidee, piccoli capolavori in miniatura di forme e colori, e il Pancratium Illyricum, una amarillidacea dallo splendido fiore bianco simile ad una stella.
Notevoli, per impatto visivo, anche i piccoli e delicati iris, i gladioli selvatici, i ciclamini e la genista morisii Colla, un cosiddetto paleoendemismo.
A tanta varietà botanica equivale altrettanta varietà faunistica.
Alcuni ambienti caratterizzati da spuntoni rocciosi e pendii scoscesi, sono habitat ideale per varie specie di rapaci diurni quali falchi, nibbi e poiane.
La macchia mediterranea, invece, offre riparo a varie specie animali quali volpi e lepri, pernici e tordi, donnole e porcospini. Inoltre tutta una serie di avifauna canora, dal merlo all'usignolo, dallo zigolo al fanello, e molti altri ancora, accompagna il visitatore che percorre i numerosi sentieri che si snodano nelle campagne.
Con un po' di fortuna è possibile imbattersi poi nel gruccione, il più pittoresco uccello che frequenti l'isola. La sua livrea è un vero e proprio caleidoscopio di colori, un gioiello dello scrigno naturalistico sardo, al pari dell'upupa, della ghiandaia e del fenicottero rosa, tutti presenti nel territorio carboniense.
In particolare, a pochi Km da Carbonia esistono alcune zone umide, principalmente lagune salmastre, dove si possono ammirare frequentemente i fenicotteri rosa, in compagnia delle candide garzette, degli aironi, delle folaghe e avocette, e molte altre specie acquatiche.
Percorrendo i sentieri battuti dal vento, sugli ampi costoni calcarei, dove il paesaggio si inasprisce, destano stupore i numerosi esempi di bonsai naturali, tipico esempio di sopravvivenza in ambienti ostili, veri e propri spettacoli di forme e colori.
E ancora, presso Sirri, classico medau collinare testimone dell'antica cultura contadina, si può ammirare la cascata naturale omonima, che nel periodo invernale assume un aspetto imponente, completamente immersa nella vegetazione.
Insomma il territorio carboniese offre al visitatore un'ottima occasione per ammirare ed immortalare, con video o macchina fotografica, aspetti veramente unici della natura sarda.