Na Wyspie występuje blisko 500 gatunków roślin (w tym storczyk kruszczyk rdzawoczerwony i mikołajek nadmorski) oraz ponad 300 gatunków zwierząt kręgowych.

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.

Jednak największym bogactwem przyrodniczym Wyspy Sobieszewskiej są ptaki.

Teren ujścia Wisły należy do jednego z najciekawszych terenów w kraju pod względem ornitologicznym.

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: rezerwat "Ptasi Raj" i rezerwat "Mewia Łacha".

Rezerwaty te, zlokalizowane są na zachodnim oraz wschodnim krańcu Wyspy.

Rezerwat przyrody Mewia Łacha

Rezerwat przyrody Mewia Łacha utworzony w 1991 r., o powierzchni 150 ha (składa się z dwóch części - gdańskiej na obszarze Wyspy Sobieszewskiej o powierzchni 19 ha i większej o powierzchni 131 ha po wschodniej stronie Przekopu Wisły na obszarze gminy Stegna w sąsiedztwie Mikoszewa) nad Zatoką Gdańską przy ujściu wiślanej odnogi zwanej Przekopem Wisły do Bałtyku.

Rezerwat chroni miejsca lęgowe różnych gatunków rybitw i siedliska żerowania i odpoczynku ptaków siewkowych. 
Od roku 2007 jest to ponownie jedyne w Polsce miejsce gnieżdżenia się rybitw czubatych - ok. 400 par (2007), ok. 300 (2008) i aż 570 (2009).

Gniazdują tu również rybitwy białoczelne, rybitwy rzeczne, sieweczki obrożne, ostrygojady, w przeszłości na łachach (piaszczystych wyspach) gniazdowały także kolonie mew srebrzystych i śmieszek, w rezerwacie notowano również lęgi rybitw popielatych oraz jedyny w Polsce przypadek lęgu sieweczki morskiej.

W rezerwacie znajdują się też m. in. stanowiska podlegających ochronie mikołajka nadmorskiego i kruszczyka rdzawoczerwonego.

Ssaki na Mewiej Łasze

Na piaszczystych łachach w rezerwacie można obserwować małe stado morskich ssaków. Od 2007 roku widywane jest 3-5 samic fok szarych i jeden samiec z tego gatunku i liczba ta stale wzrasta.

Aktualny rekord pochodzi z 2 września 2009, kiedy obserwowano już 12 fok. 31 lipca 2008 i 1 września 2009 r. były obserwowane też foki pospolite - znacznie rzadsi goście na naszym wybrzeżu.

Najłatwiej obserwować foki wieczorem lub rano, pamiętając jednak, że nigdy nie ma gwarancji ich obecności. Jeziorka wśród wydm od strony Gdańska, oraz duże jezioro od strony Mikoszewa, są również stałym miejscem bytowania bobrów.

Rezerwat przyrody Ptasi Raj

Rezerwat przyrody "Ptasi Raj" zajmuje obszar w pasie nadmorskim Wyspy Sobieszewskiej od stronu ujscia Wisły Śmiałej do Zatoki Gdańskiej. 
Rezerwat o powierzchni 188 ha obejmuje dwa jeziora (Karaś i Ptasi Raj). Jeziora otacza szeroki pas trzcin, a dawne nadmorskie łąki porastają nasadzenia olchy.

Rezerwat przyrody Ptasi Raj został założony w 1959 roku. Rezerwat charakterysteryzuje się kompleksem przybrzeżnych jezior, bagien i wydm, stanowiacych miejsce odpoczynku przelotnych ptaków.

Do najciekawszych gatunków ptaków wystepujących tutaj należą: rybitwa białoczelna, sieweczki , zielonka, wąsatka, poróżniczek, bąk i kropiatka.
Przez teren rezerwatu przebiega ścieżka przyrodniczo-dydaktyczna, są też wieże do obserwacji ptaków.

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 Instytutu Ekologii PAN.