Kakovost življenja v Ljubljani je na visoki ravni tudi zaradi ohranjene narave. Mesto obkrožajo griči poraščeni z avtohtonim gozdom, ki predstavljajo kar 46 % celotne površine občine.  Na jugu mesto meji na največjo negozdno površino v Sloveniji, Ljubljansko barje, kjer mozaik travnikov, njiv, mejic steljnikov in jarkov omogoča veliko biotsko raznovrstnost. Kar 20 % celotne površine občine ima status zavarovane ali varovane narave. Na območju Mestne občine Ljubljane so razglašeni štirje krajinski parki, številni drevoredi, parki, vrtovi in mogočna drevesa. Praktično sredi mesta lahko najdemo zavarovane, ogrožene in redke vrste.

Številne vrste so se prilagodile na življenje v bližini človeka. V Ljubljani lahko opazujemo 18  različnih vrst netopirjev (v Sloveniji živi 28 vrst), ki so vse na rdečem seznamu ogroženih vrst živali. Bogato je zastopana tudi favna plazilcev, saj od 22 vrst, ki živijo v Sloveniji, lahko na območju občine opazujemo kar 11 vrst, ki so vse ogrožene ali redke vrste. Od 19 vrst dvoživk, ki živijo v Sloveniji jih kar 14 vrst živi v Ljubljani in kar 8 jih najdemo na rdečem seznamu. Tudi podatki o kačjih pastirjih kažejo na to, da se je mesto trajnostno razvijalo, saj jih v naši občini živi kar 49 od 72 vrst, ki jih najdemo v Sloveniji. Prav v središču mesta pa lahko najdemo tudi vrste hroščev, ki ponekod v Evropi veljajo za izumrle vrste.

Ptice v Ljubljani in njeni okolici smo popisovali sistematično v času gnezdenja in pozimi. Celotno območje občine je bilo razdeljeno na 69 popisnih poligonov površine 211,1 km², v katerem smo ptice šteli dvakrat v času gnezdenja in dvakrat pozimi z metodo štetja ob transektu in z metodo popisovanja na površini. Naštetih je bilo kar 97.637 osebkov ptic, od tega je bilo potrjenih kar 161 vrst, med njimi  kar 104 vrste, ki v mestu gnezdijo, 97 pa jih prezimuje. Od potrjenih 161 vrst je kar 86 teh vrst uvrščenih na rdeči seznam ogroženih živalskih vrst.

Ljubljansko barje je bilo z uredbo razglašeno kot krajinski park leta 2008. Uvrščeno je na seznam mednarodno pomembnih območij za ptice. Tu gnezdi  kar 107 vrst ptic. Med značilne travniške ptice Ljubljanskega barja spada kosec, ki je ogrožena ptica v svetovnem merilu, tu pa gnezdi največja populacija v Sloveniji. Poleg kosca tu gnezdijo še veliki škurh, priba, poljski škrjanec, drevesna cipa, repaljščica, prosnik, močvirska trstnica, rjava penica, skoraj polovica slovenske populacije sloke in postovka, ki je evropsko ogrožena ptica.

Poleg ptic je tu našlo svoj življenjski prostor še 45 vrst sesalcev. Med plazilci lahko predvsem ob vodotokih opazujemo kobranko in belouško, sklednica pa je postala zelo redka. Nekdanje močvirje še vedno nudi ustrezno okolje za razmnoževanje nekaterim dvoživkam in številnim vrstam nevretenčarjev, kar je seveda pogoj za številčnost in pestrost ptic.

Območje Tivolija, Rožnika in Šišenskega hriba smo z namenom ohranjanja naravne dediščine in svojevrstne krajinske identitete sredi urbanega okolja že leta 1984 z odlokom zavarovali kot krajinski park. V letu 2015 smo odlok posodobili. Krajinski park se razteza na severozahodnem delu mesta Ljubljane in obsega mestni park Tivoli, gozdni prostor Rožnika, Šišenskega hriba in Koseškega boršta v skupni površini okrog 460 ha. Kar 74 % površine krajinskega parka pokriva gozd. Naravne gozdne združbe prevladujejo na vzhodnih pobočjih pod Tivolskim vrhom, Drenikovim vrhom in Rožnikom. Travniki predstavljajo le majhen delež površine in sicer se raztezajo na zahodnem robu parka. Območje krajinskega parka je pomembno zaradi svoje biotske raznovrstnosti, ohranjeni so številni ekosistemi z mnogimi redkimi in ogroženimi rastlinskimi in živalskimi vrstami.

Krajinski park Polhograjski dolomiti je bil razglašen z odlokom leta 1974. Krajinski park leži na zahodni meji Mestne občine Ljubljana in obsega predvsem samonikle gozdne površine. Gre za območje izjemne biotske raznovrstnosti, kjer so nahajališča nekaterih endemičnih rastlin,  prav tako pa tudi klasična nahajališča kranjskega petoprstnika in Blagajevega volčina.

Krajinski park Zajčja dobrava je najstarejše razglašeno območje v občini in sicer je bilo razglašeno z odlokom leta 1972. Območje je bilo razglašeno z namenom ohranitve ostanka prvotnega nižinskega gozda, ki varuje bližnje stanovanjsko območje pred negativnimi vplivi industrijske cone in železniške ranžirne postaje. V gozdu živi  dokaj bogata združba ptic, ki jo je potrebno varovati. Predvsem so tu našle svoj življenjski prostor ptice, ki spletajo gnezda v drevesih in grmovju ter primarni in sekundarni duplarji.