南京地处北亚热带，属于中国现代植物资源最丰富、植物种类最繁多的地区。又以山丘、河湖兼备，气候温和，而野生动物资源丰富繁多，其动物种类，足以代表长江下游地区。野生动物资源丰富，栖息、繁衍的国家级保护动物有中华鲟、白鳍豚、扬子鳄、河鹿、江豚、鸳鸯、长耳鹗、短耳鹗等。

南京蕴藏着较丰富的矿产资源，境内已发现54种矿藏。铁、铜、铝、锌、金、银、锶等15种矿储量江苏第一，4种进入中国前6位。其中，铁硫储量占全省40%左右，锶矿品位高、储量大，为东南亚之首。地下水源丰富，水质优良，温泉是南京主要的地热资源，著名的有汤山温泉、汤泉温泉、珍珠泉温泉等。

南京一带在100万年至120万年前就有古人类活动，35至60多万年前就有猿人在南京地域生活，汤山旧石器时代文化遗址出土了南京猿人化石，是截至2010年已发现最早的南京的人类生活遗迹。约7000-8000年前，出现了以北阴阳营文化为代表的新石器时代原始村落。在市中心的鼓楼岗北阴阳营、江宁区陶吴乡咎庙等地，发现200多处6000多年前新石器时代的遗址，出土大量的陶器和石、骨制成的生活用具。3000年前，相当于中原的商周之际，秦淮河流域出现了密集的原始聚落，被称为湖熟文化。春秋战国时，在这些聚落的基础上形成了南京地区最早的城邑。