Region świętokrzyski można podzielić na trzy obszary o zdecydowanie odmiennych cechach środowiska przyrodniczego:
• Pierwszy z nich - świętokrzyski - położony jest w północnej części województwa. Posiada charakter wyżynno-górski i obejmuje najstarszy w kraju i jedyny w centralnej Polsce masyw górski — Góry Świętokrzyskie wraz z Puszczą Świętokrzyską oraz fragmentami Puszczy Iłżeckiej. Charakteryzuje się surowszym klimatem, zróżnicowanymi glebami i wysoką lesistością, związaną z występowaniem dużych kompleksów leśnych, posiadających w wielu miejscach zachowane naturalne drzewostany. Cechuje się jednak wyższym poziomem urbanizacji, lepiej rozwiniętą infrastrukturą społeczną i gospodarczą, a także silnie rozdrobnionym i mało efektywnym rolnictwem.
• Obszar drugi - konecko-staszowski - okalający subregion świętokrzyski od zachodu, południa i południowego-wschodu posiada charakter równinno-dolinny i charakteryzuje się zróżnicowaną lesistością, łagodniejszym klimatem oraz występowaniem gleb słabej i średniej jakości z wysokim udziałem użytków zielonych. Obszar ten jest słabo zurbanizowany i zachował swój rolniczy, mało przekształcony krajobraz, miejscami o wybitnych walorach przyrodniczych.
• Obszar trzeci - sandomiersko-kazimierski - obejmujący wschodnią i południową część województwa cechuje się krajobrazem wyżynnym, poprzecinanym licznymi dolinami rzek i formami erozyjnymi. Posiada wysoką jakość gleb oraz niską lesistość. Dominuje tu intensywne rolnictwo o nastawieniu zbożowo-ogrodniczym. W kierunku wschodnim i południowym obszar ten obniża się i przechodzi w Dolinę Wisły z charakterystycznym tarasem zalewowym. Posiada ona bardzo korzystne warunki agroklimatyczne i glebowe, wykorzystywane do intensywnych  upraw sadowniczych i warzywniczych. Występuje tu jednak zagrożenie powodziowe.

 

 
Region należy do najczystszych ekologicznie obszarów Polski. Ponad 66% jego powierzchni zostało poddanych prawnej ochronie przyrody, co stawia go na jednym z czołowych miejsc w kraju. Utworzono tutaj: Świętokrzyski Park Narodowy, 9 Parków Krajobrazowych i 10 Obszarów Chronionego Krajobrazu. System obszarów chronionych łączy się z obszarami chronionymi sąsiednich województw - łódzkiego, mazowieckiego i małopolskiego tworząc transgraniczne powiązania ekologiczne o znaczeniu międzynarodowym i krajowym.
Województwo posiada bardzo bogatą szatę roślinną, w szczególności rzadkie zbiorowiska roślinności stepowej, górskiej, bagiennej oraz jedyne w Polsce środkowej stanowisko słonorośli. Żyje tu wiele rzadkich i chronionych gatunków zwierząt, w tym szczególnie zagrożonych w skali kraju i Europy (umieszczonych na czerwonych listach zagrożonych gatunków). Najcenniejsze zbiorowiska roślinne i ostoje zwierząt, a także elementy przyrody nieożywionej otoczone są ochroną rezerwatową lub chronione są, jako pomniki przyrody. Wysoka ranga środowiska przyrodniczego regionu w międzynarodowym i krajowym systemie przyrodniczym związana jest także z występowaniem obszarów, które będą włączone do europejskiej sieci ekologicznej Natura 2000.
Świętokrzyskie ze względu na duże zasoby surowców mineralnych (zwłaszcza skalnych) oraz bogatą historię ich wydobycia w rejonie Gór Świętokrzyskich jest uznawane za „kolebkę polskiego górnictwa kruszcowego i skalnego”.
Walory przyrodniczo-krajobrazowe, wsparte zasobami dziedzictwa kulturowego predysponują region do rozwoju turystyki. Na podstawie cennych wód mineralnych o właściwościach leczniczych rozwinął się znany kompleks uzdrowiskowo-sanatoryjny Busko Zdrój - Solec Zdrój.