Plus de 6 000 espèces de plantes cohabitent à Cuba. Pourtant, moins de 20% de l'île sont, de nos jours, couverts de forêt, contre plus de 50% au début du siècle. Les espèces originelles de la forêt tropicale incluent l'ébène et l'acajou. Les récents efforts de reboisement ont cependant privilégié l'eucalyptus. L'arbre le plus caractéristique reste le majestueux palmier royal (Reistonae regia), qui figure sur les armoiries du pays. Cuba se targue d'en posséder 20 millions, dont certains atteindraient 40 m de haut. Le très rare palmier-liège, l'agave, le flamboyant ou encore le ceiba (fromager dont le fruit donne le kapok) sont également visibles sur l'île. Cuba compte par ailleurs des centaines d'espèces d'orchidées. La fleur nationale est le jasmin papillon.

La faune endémique est davantage présente dans les marécages, les régions montagneuses et les îles. Crocodiles, iguanes, lézards, salamandres et une quinzaine d'espèces de serpents non vénimeux en constituent la majeure partie. Le manjuarí, véritable fossile vivant, tient autant du poisson que du reptile. Le majá, plus grand serpent de l'île, peut atteindre 4 m de long. Le jutía est le plus gros mammifère terrestre de Cuba. Ce rongeur inoffensif de 60 cm environ se nourrit de feuilles et survit surtout dans les îles périphériques. Le mammifère marin le plus visible est le lamantin, proche de l'éléphant de mer.

La grue, le flamand, le gobe-mouches, le faucon, le colibri, la perruche, le perroquet et le pélican figurent parmi les 350 espèces d'oiseaux présentes à Cuba. Les ornithologues amateurs pourront les observer dans plusieurs sites réputés. L'oiseau national est le tocoroco, dont les plumes rouges, blanches et bleues rappellent les couleurs du drapeau cubain. L'île est également le royaume du plus petit représentant de l'ordre des oiseaux : le zunzuncito (ou calypte d'Hélène), dont les mâles ne pèsent guère plus de deux grammes.