Portugalin kasvillisuus on sekoitus atlanttisia, eurooppalaisia ja Välimeren alueen lajistoa. Lisäksi afrikkalaisia lajeja on joitakin. Coimbran yliopistokaupungin läpi virtaava Mondego-joki jakaa Portugalin kasvillisuuden osalta kahtia. Joen pohjoispuolella eurooppalaiset lajit ovat vallitsevia, kun sen eteläpuolella välimerelliset lajit ovat enemmistönä.

Vuonna 2010 metsien osuus Portugalin pinta-alasta oli 35,4 prosenttia. Pensaikkojen ja ruohikkojen osuus oli 32 prosenttia ja maanviljelysmaan 24 prosenttia. Yleisimmät puulajit ovat eukalyptukset, korkkitammi ja rannikkomänty. Eukalyptusta kasvatetaan erityisesti paperimassan tuottamista varten.

Portugalin eteläosissa Alentejossa on edelleen laajaa pensaskasvillisuutta. Korkkitammet kasvavat eritysiesti Alentejon tasangoilla. Niiden ansiosta Portugali on maailman suurin korkin tuottaja. Eteläisessä Algarvessa kasvaa viiniköynnöksiä, mutta myös Välimeren alueen tyypillisiä kasveja: öljypuu, aitoviikuna, manteli ja johanneksenleipäpuu.

Portugalin eläimistössä on sekä eurooppalaista että pohjoisafrikkalaista lajistoa. Susia on varsinkin Serra da Estrelassa syrjäisimmillä seuduilla. Maa sijaitsee useiden Keski- ja Länsi-Euroopan lintulajien muuttoreitin varrella.

Piikkikampela ja meriantura viihtyvät hiekkapohjilla. Muita yleisiä kaloja ovat sardiinit, turska ja sardelli. Äyriäiset ovat yleisiä erityisesti Pohjois-Portugalin rannikoilla.