H Ακρόπολη εκτός από σπουδαίο μνημείο του παγκόσμιου πολιτισμού, είναι και ένα σημαντικό μνημείο της φύσης. Πρόκειται για ένα από τα σημαντικότερα οικοσυστήματα της Αττικής. Στην πλούσια βλάστηση του λόφου βρίσκουν καταφύγιο πολλά είδη πουλιών, όπως η Κουκουβάγια (Athene noctua), σύμβολο της θεάς Αθηνάς, τα Βραχοκιρκίνεζα (Falco tinnunculus), οι Γαλαζοκότσυφες (Monticola solitarius), τα Σταβλοχελίδονα (Hirundo rustica) και οι Σταχτάρες (Apus apus και Apus melba), που τείνουν να εξαφανιστούν, κ.ά.
Η περιοχή της Ακρόπολης είναι επίσης πλούσια σε ασπόνδυλα (έντομα και πεταλούδες). Στο χώρο υπάρχουν ακόμη Χερσοχελώνες, Πρασινόσαυρες, το Κροκοδειλάκι (Agama stellio) και σπάνια κάνει την εμφάνισή της η Δενδρογαλιά. Μέσα στα σπήλαια που υπάρχουν στο βράχο της Ακρόπολης, βρίσκουν επίσης καταφύγιο και οι Μικρονυχτερίδες (Pipistrellus pipistrellus).
Όλοι γνωρίζουν ότι η Αττική είναι ένας μεγάλος βοτανικός κήπος, το ίδιο ισχύει όμως για την Ακρόπολη και τους γύρω λόφους. Ένα από τα σημαντικότερα ενδημικά και σπάνια φυτά που φύονται εδώ είναι η Micromeria acropolitana. Το φυτό αυτό φυτρώνει αποκλειστικά στην περιοχή της Ακρόπολης και, ενώ οι βοτανολόγοι θεωρούσαν ότι έχει εξαφανισθεί, το 2006 εντοπίσθηκε από τους συγγραφείς του άρθρου ένας μικρός πληθυσμός από Μικρομέριες (200 φυτά).