Nam Phi là một trong 17 quốc gia trên thế giới được coi là rất đa dạng sinh thái. Nước này có hơn 20.000 loài cây cỏ khác nhau, hay khoảng 10% tất cả các giống loài thực vật được biết trên thế giới. Nam Phi là nước đa dạng sinh thái thứ ba trên thế giới, sau Brasil và Indonesia và có mức đa dạng sinh thái cao hơn bất kỳ một quốc gia nào có diện tích tương đương hoặc nhỏ hơn (Brazil lớn gần gấp bảy lần Nam Phi, và Indonesia lớn hơn 50%).

Quần xã sinh vật ưu thế tại Nam Phi là đồng cỏ, đặc biệt trên Thảo nguyên cao, nơi mặt đất được bao phủ chủ yếu bởi nhiều loài cỏ, cây bụi thấp, và cây keo, chủ yếu là camel-thorn và táo gai. Cây cỏ trở nên thưa thớt hơn ở phía tây bắc vì lượng mưa thấp. Có nhiều loài cây mọng nước như lô hội và đại kích ở vùng Namaqualand rất nóng và khô. Các thảo nguyên cỏ và táo gai dần chuyển thành thảo nguyên cây bụi về phía đông bắc đất nước, với mật độ cây dày hơn. Có một số lượng khá lớn cây bao báp trong vùng này, gần điểm cuối phía bắc Công viên Quốc gia Kruger.[20]

Quần xã fynbos, chiếm ưu thế tại vùng thực vật Cape, một trong sáu vương quốc thực vật, nằm trong một vùng nhỏ tại Tây Cape và sở hữu trên 9.000 loài, khiến nó trở thành một trong những vùng thực vật phong phú nhất trên thế giới. Đa số các loài cây là cây lá cứng xanh tốt với lá dạng kim nhỏ, như những cây sclerophyllous. Một loại cây độc hữu của Nam Phi là giống hoa protea. Có khoảng 130 loài protea tại Nam Phi.

Tuy Nam Phi có rất nhiều loài hoa, nhưng nước này lại sở hữu ít rừng. Chỉ 1% diện tích Nam Phi được dừng bao phủ, hầu như chỉ tập trung tại vùng đồng bằng ven biển ẩm dọc Ấn Độ Dương tại KwaZulu-Natal (xem Rừng ven biển KwaZulu-Cape). Thậm chí còn có những khu bảo tồn rừng rất nhỏ không bao giờ gặp nguy cơ hỏa hoạn, được gọi là rừng trên núi (xem Rừng trên núi Knysna-Amatole). Canh tác các loài cây nhập khẩu là hoạt động chủ yếu, đặc biệt là bạch đàn và thông. Nam Phi đã mất nhiều khu môi trường sống tự nhiên rộng lớn trong bốn thập kỷ gần đây, chủ yếu vì nạn nhân mãn, tình trạng phát triển và sự phá rừng trong thế kỷ mười chín. Nam Phi là một trong những nước bị ảnh hưởng nhiều nhất trên thế giới trước sự xuất hiện của các giống loài ngoại lai (ví dụ keo đen, Port Jackson, Hakea, cây cứt lợn và lan dạ hương) đặt ra một mối đe dọa lớn với đa dạng sinh thái bản địa và đã gây ra tình trạng khan hiếm nguồn tài nguyên nước. Rừng ôn đới trước kia đã bị những người định cư châu Âu tới Nam Phi khai thác cạn kiệt và hiện chỉ còn sót lại vài khu nhỏ. Hiện tại, các loài cây gỗ cứng tại Nam Phi như hoàng đàn (Podocarpus latifolius), stinkwood (Ocotea bullata), và lim đen (Olea laurifolia) Nam Phi đang được chính phủ bảo vệ.

Nhiều loài động vật có vú sinh sống tại các thảo nguyên cây bụi gồm sư tử, báo, tê giác trắng, Blue Wildebeest, linh dương kudu, linh dương châu Phi, linh cẩu, hà mã, và hươu cao cổ. Có một quần thể sinh vật thảo nguyên cây bụi rất đáng chú ý ở phía đông bắc như Vườn quốc gia Kruger và Khu dự trữ Mala Mala, cũng như ở vùng cực bắc tại Sinh quyển Waterberg.

Sự thay đổi khí hậu được cho là sẽ mang lại tình trạng nhiệt độ cao và khô cho vùng đất vốn đã bán khô cằn này, với tần số và cường độ hoạt động khí hậu cực độ như sóng nhiệt, lụt và hạn. Theo dự đoán biến đổi khí hậu trên máy tính của Viện Đa dạng Sinh thái Quốc gia Nam Phi (SANBI)[21] (cùng với nhiều viện đối tác khác), nhiều vùng phía nam châu Phi sẽ đối mặt với hiện tượng tăng nhiệt độ khoảng 1 độ C dọc theo bờ biển cho tới 4 độ C tại hầu hết những vùng nội địa đã có khí hậu rất nóng như Bắc Cape vào thời điểm cuối thu và hè từ năm 2050.

Vương quốc thực vật Cape đã được xác định là một trong điểm đa dạng sinh thái gặp nguy hiểm của thế giới bởi nó sẽ phải đối mặt với tình trạng thời tiết rất nóng do sự thay đổi khí hậu. Hạn hán, ngày càng diễn ra thường xuyên và khốc liệt hơn cùng với sự tăng nhiệt độ được cho là sẽ khiến nhiều loài quý hiếm đi tới tuyệt chủng. Cuốn sách Scorched: South Africa's changing climate dựa trên mô hình thay đổi thời tiết do SANBI đưa ra.[22]

Nam Phi sở hữu nhiều giống loài đặc hữu, trong số đó có loài Thỏ ven sông (Bunolagus monticullaris) đang ở tình trạng nguy cơ tuyệt chủng cao tại Karoo.