Wyspa Sobieszewska jest bardzo zróżnicowana przyrodniczo, o czym w dużej mierze zadecydowało deltowe położenie tego terenu. Występuje tu duża rozmaitość siedlisk, a więc plaże nadmorskie, wydmy, łąki, pola uprawne, stawy, jeziora przymorskie, rozległe trzcinowiska, kanały, bory sosnowe, las mieszany, leśne młodniki oraz sztuczne nasadzenia tworzące zarośla wierzbowe i olchowe, a wszystko to otoczone ramionami Wisły i morzem. Każde z wymienionych siedlisk posiada specyficzną florę i faunę.
Na Wyspie występuje blisko 500 gatunków roślin (w tym storczyk kruszczyk rdzawoczerwony i mikołajek nadmorski) oraz ponad 300 gatunków zwierząt kręgowych. Fauna bezkręgowców Wyspy nie jest dobrze poznana, ale jest ona z pewnością również bardzo bogata, sądząc np. po ilości i różnorodności spotykanych owadów. Nierzadko nad rozkwieconymi fragmentami łąk można spotkać pięknego motyla pazia królowej (znajduje się pod ochroną).
Poza pospolitymi zwierzętami leśnymi, jakimi jest sarna, lis, dzik, kuna czy łasica można tu spotkać również przybyłego do Polski ze wschodu jenota; blisko brzegu morza można czasem zobaczyć foki, a w północno-wschodniej części Wyspy, nad niewielkim jeziorkiem, mieszka rodzina bobrów.
Ale największym bogactwem przyrodniczym Wyspy są ptaki. Stwierdzono ich tu prawie 300 gatunków. Wiele z nich (115 gatunków) odbywa tutaj swe lęgi, wiele zimuje na wodach otaczających Wyspę (75 gatunków w stadach do kilkudziesięciu tysięcy sztuk), a najwięcej ptaków odwiedza Wyspę w okresie wędrówek, szczególnie jesienią. Spotykamy tu ptaki, które w innych okresach roku przebywają tysiące kilometrów stąd np. w północnej Syberii czy na południu Afryki. Dla ptaków zostały utworzone na Wyspie dwa rezerwaty ornitologiczne: w zachodniej części rezerwat "Ptasi Raj" i we wschodniej - rezerwat "Mewia Łacha".
Wyspa Sobieszewska jest nie tylko wyspą ekologiczną, ale również Obszarem Chronionego Krajobrazu. Stąd na Wyspie, w Górkach Wschodnich, znajdują się dwie przyrodnicze placówki naukowo-badawcze: Stacja Biologiczna Uniwersytetu Gdańskiego i Stacja Ornitologiczna PAN.
