Север области занят злаково-полынной степью на темно-каштановых и каштановых почвах; это основной район неполивного земледелия и распашки целины. На возвышенных местах мелкосопочника распространены степи с островками древесной растительности (сосна, берёза, осина, ивы) на сильно щебнистых каштановых и горных чернозёмных почвах. В полупустынях и пустынях много грызунов и хищников (волк, лисица-корсак), сайги, встречаются архары и джейран, а также дрофа и др. птицы. По берегам рек и озёр — водоплавающая птица, в зарослях тростников — кабаны и акклиматизированная ондатра; в озере Балхаш много рыбы (сазан, судак, маринка и др.).
Карагандинская область является уникальным, железомарганцевым, барит-полиметаллическим, редкометальным и угленосным регионом Казахстана. На ее территории сосредоточено 100 % балансовых запасов марганцевых руд Республики, более 80 % - триоксида вольфрама, 63,9 %- молибдена, 54,2 % - свинца, 38,8 %- цинка, 36 %- меди, 31,9 %- угля (в том числе все 100% запасов коксующихся углей), 100 % - волластонита и родусит - асбеста, более 70 % - барита и т.д.
Потенциальная извлекаемая ценность балансовых запасов Карагандинской области по основным видам твердых полезных ископаемых составляет 758,2 млрд. долларов США. Запасы и прогнозные ресурсы недр составляют 1162,0 млрд. долларов США.
Область обладает крупнейшими запасами нерудного сырья для металлургии и строительной индустрии. В регионе расположены 2 нефтегазовых бассейна: Южно-Торгайская и Шу-Сарысуйская впадины. Карагандинский угольный бассейн является более газоносным среди угольных бассейнов стран СНГ.