Il bacino idrografico più significativo del paese, arido e povero di corsi d’acqua, è quello del fiume Selenga, che tributa nel lago Bajkal; il suo principale affluente è l’Orhon. Tra i laghi si citano l’Hara Nur, l’Hirgis Nur, l’Ubsu Nur e l’Hubsugul Nur.

Le aree montuose sono coperte da foreste di conifere e betulle, mentre le alteterre ospitano una vegetazione perlopiù steppica (vedi Steppa) che costituisce un ricco pascolo per gli ovini e che si impoverisce gradualmente nelle zone desertiche, dove si incontrano rade formazioni xerofile. La fauna è piuttosto particolare e comprende specie quali l’havtgaï (o cammello selvatico), l’emione, l’asino selvatico e il cavallo di Przewalski, la più antica specie di equidi conosciuta. Numerosi anche gli esemplari di yak, antilope, volpe, orso.

La maggior parte del territorio del paese è coperta da deserto o da prateria rada; solo il 6,5% è coperto da vegetazione ad alto fusto. I suoli sono vulnerabili, e la vegetazione è a rischio di sovrapascolo. La desertificazione del territorio che confina con il deserto di Gobi è un problema sempre più grave. Dato l’inquinamento agricolo e la naturale scarsità di acqua dolce, solo l’87% dei residenti urbani e il 30% degli abitanti delle zone rurali dispone di acqua potabile (2004). Il consumo di carbone ad alto contenuto di impurità e la concentrazione di industrie a Ulan-Bator, la capitale del paese, hanno causato alti livelli di inquinamento atmosferico.

Il governo della Mongolia ha dichiarato protetto il 13,9% della superficie totale del paese.