miniatyr|400px|Dagens kulturlandskap på Björkö har skapats sedan vikingatiden. Området ingår med Birka och Hovgården i Unescos världsarvslista. miniatyr|400px|Naturgranskog i Paradisets naturreservat, här passerar Sörmlandsleden.
Stockholms läns natur präglas av områdets speciella läge mellan Mälaren och Östersjön och genom Mälardalens milda klimat med odlingszon II som motsvarar Skånes inre delar. I Stockholms län har det aldrig funnits helt orörd natur. När de första landområden steg ur havet vandrade också de första människor in söderifrån. Det skedde under stenåldern för cirka 8 000 år sedan. Stenåldersmänniskan påverkade landskapet och naturen genom jakt, fiske och insamling. Dagens landskapsbild präglas huvudsakligen av odlings- och kulturlandskap som skapades alltsedan bronsåldern och fortsatte fram till 1900-talets första hälft, sedan minskade odlingsarealen.
För att freda länets värdefulla naturområden inrättades redan 1909 Ängsö nationalpark i Roslagen. I Stockholms län finns idag (2012) över 270 naturreservat, två nationalparker (Ängsö nationalpark och Tyresta nationalpark) och en nationalstadspark (Kungliga nationalstadsparken). Tillsammans har reservaten en landarea av ca 43 000 hektar, vilket är knappt 7 procent av länets totala landarea. Inom Stockholms kommungränser fanns år 2018 tio naturreservat och ett kulturreservat, bland dem Flatens naturreservat, Grimsta naturreservat, Hansta naturreservat, Judarskogens naturreservat, Kyrksjölötens naturreservat, Sätraskogens naturreservat, Igelbäckens kulturreservat samt Årstaskogen och Årsta holmars naturreservat. Det senare invigdes i juni 2018. I kommunen ligger bara två naturminnen: Johannesdals flyttblock och Pålsundsberget.
Inom Stockholms kommun finns 15 sjöar, varav tio ligger helt inom kommunens gränser. Räknar man med alla sjöar, vikar och vattendrag i Stockholms län kommer man till en betydlig högre siffra, nämligen över 1250. Idag täcks hälften av länets yta av skog, mest skog finns i nordvästra Roslagen. I Mälardalen upptar skogsarealen drygt en fjärdedel av ytan. Vanligast är granskog och cirka 10 procent utgör lövskog.
Genom länet sträcker sig ett stort antal kortare och längre vandringsleder. Den mest kända och längsta leden är Sörmlandsleden, som går knappt 1 000 kilometer från Nacka genom Södermanland söder om Stockholm. Ledens drygt 100 etapper bjuder på olika svårighetsgrader och är mellan 3 och 20 kilometer långa.
Det övergripande ansvaret för naturvården i länet ligger hos Länsstyrelsen i Stockholms län medan kommunerna svarar för naturvården på det lokala planet. Vid sitt arbete stödjer sig länsstyrelsen och kommunerna på miljöbalken.
Landskapet blir till miniatyr|Urberget på Utö. Landskapet i Stockholms län har formats under miljontals år. Urberget har slipats och polerats av flera istider. Geologer har konstaterat att det fanns minst 20 nedisningar under de senaste 2,5 årmiljonerna.Collinder (1994), sida 14 Den senaste nedisningen var Weichselistiden, som täckte nästan hela Skandinavien och stora delar av Nordtyskland ända ner till dagens Berlin varade i ungefär 100 000 år. Ismassornas tjocklek har uppskattats till upp till 3 km. På grund av klimatförändringar började ismassorna att smälta för cirka 20 000 år sedan och Östersjöns föregångare, Baltiska issjön bildades.
För cirka 10 300 år sedan stod isgränsen i höjd med Stockholmstrakten.Svenska Turistföreningens årsskrift, 1922Sveriges Nationalatlas. Då låg området minst 150 meter under nuvarande havsvattennivåLandell 1992, sida 6 och en isbarriär sträckte sig i öst-västriktning förbi nuvarande Hornstull. Avsmältningen och isens tillbakadragande mot norr gick mycket fort, i genomsnitt handlade det om cirka 250 meter per år. Knappt tio år efter att iskanten stod vid Hornstull hade den förflyttat sig norrut till Stockholms ström och efter 15 år hade den nått dagens Norrtull. På bara tjugo år blev dagens Stockholm isfritt.Svenska Turistföreningens årsskrift, 1922.
Tydliga tecken efter isens rörelser och avsmältning ser man bland annat i Flatens naturreservat, där räfflor efter isens rörelse syns på några bergväggar och klapperstensvallar berättar om den tidigare strandlinjen, numera 30 meter över havet. En informationsskylt förklarar: “Här skulle du för 5 000 år sedan ha stått till knäna i havet.“Informationsskylt i Flatens naturreservat Hur landskapet såg ut efter isens reträtt kan man ana när man betraktar obebodda kobbar och skär i Stockholms skärgård.Friman (2008), s. 10-12
Samtidigt med avsmältningen av det tjocka islagret infann sig den postglaciala landhöjningen som fortfarande pågår med cirka 4 millimeter per år och som alltjämt ändrar länets strandlinjer (se Landhöjningen i Stockholm). Ett annat geologisk rest från senaste istiden är Stockholmsåsen, som är en ca 60 km lång rullstensås. Den sträcker sig från Arlanda i norr till Jordbro och Västerhaninge i söder. Den för Stockholm betydelsefulla Brunkebergsåsen är en del av denna rullstensås.
Stockholms vattenlandskap präglas även av sprickdalssjöar. Dessa är djupa, avlånga och näringsfattiga sjöar, som ligger i en spricka i berggrunden. De bildades som en följd av starka rörelser i jordskorpan för cirka 40-50 miljoner år sedan och som genom erosion vidgats till en dalgång. Typisk för sprickdalssjöar är stränder med branta bergsstup. Exempel härför är Källtorpssjön i Nackareservatet, Tullingesjön i Botkyrka kommun och Norrviken i Sollentuna kommun. Ingen annanstans i världen är de så tydliga som i Stockholms län.
Odlings- och kulturlandskapet miniatyr|Landskap på Björkö. miniatyr|Landskap med Bergatorpet på Lovön.
I Stockholms län har det aldrig funnits helt orörd natur. När de första landområden steg ur havet vandrade också de första människor in söderifrån. Det skedde under stenåldern för cirka 8000 år sedan. Stenåldersmänniskan påverkade landskapet och naturen genom jakt, fiske och insamling. Under brons- och järnåldern blev människorna bofasta och präglade sin omgivning genom att hålla boskap och genom att bedriva lant- och skogsbruk samt sina bosättningar. Troligen var landskapet redan under bronsåldern hårt utnyttjat av betande boskap och mycket talar för att det mesta av lövskogarna då användes som ängsmark med glest växande lövträd och buskar. Dagens jordbruksområden i Stockholms län ligger ofta i anslutning till de stora gravfälten från järnåldern, vilket tyder på att gårdarnas föregångare har legat på ungefär samma plats i över 1500 år.Collinder (1994), s. 16-17
Efter 1300-talet dominerade adeln jordbruket och formade därmed landskapet och naturen i stockholmstrakten. Storhetstiden skedde under 1600-talet, då adelsmännen kom i besittning av stora delar av kronans mark. Mängder av herrgårdar och säterier uppfördes. På Värmdö fanns i mitten av 1500-talet bara ett säteri, hundra år senare var det 42 stycken. I samband med upprättandet av Gripenhielms Mälarkarta 1689 räknade kartografen Carl Gripenhielm 20 slott eller palats, 56 säterier och över 854 "Bonnahemman, Krogar och Torp" på Mälarens öar, holmar och skär. På fastlandet längs Mälarens stränder fanns ytterligare 27 slott uppförda i sten och 118 säterier byggda i trä.Berefelt (1966), s. 13-15 Som mest ägde adeln omkring tre fjärdedelar av all odlingsbar mark i länet. Storgodsen med sina torp kom att prägla stockholmslandskapen. Många torp är bevarade ännu och nyttjas ofta som fritidshus.Collinder (1994), sida 18
Mälarlandskapen inklusive Uppland och Södertörn har alltid varit intressant för jordbruk beroende på bördiga jordar men huvudsakligen därför att området ligger i en gynnsam klimatzon förorsakad genom Mälarens utjämnande effekt. För området anges idag odlingszon II, vilket motsvarar Skånes inland och är den nordligaste i Sverige.Sveriges odlingszoner
Under 1800-talet växte dagens storskaliga jordbrukslandskap fram och åkermarkerna utvidgades ständigt. Genom skifte lades mindre åkerlappar ihop till större enheter som gjorde jordbruket effektivare. Tidigare outnyttjad mark kunde nu plöjas upp av järnplogar och ny odlingsbar mark skapades genom dränering och sänkning av slättsjöar. Denna uppodling hade stor betydelse för utseendet av dagens natur i Stockholms län.
I början av 1900-talet började Stockholms stad att uppköpa stora landområden utanför tullarna för sin framtida utvidgning. Det blev stadsingenjören Herman Ygberg som tog initiativet till Stockholms bostadspolitik kring sekelskiftet 1900. Han föreslog att Stockholm skulle förvärva bland andra egendomen Enskede i Brännkyrka socken samt egendomarna Alvik och Äppelviken i Bromma socken. Samtliga var tidigare stora gods och herresäten.Levande Stad: Axel Dahlberg (1959), sida 66
På de nyförvärvade landområden som tidigare var jordbrukslandskap uppstod under 1910- till 1930-talen Stockholms trädgårdsstäder och naturen fick därmed en annan karaktär med inslag av småhus- och villabebyggelse, exempelvis Norra Ängby och Södra Ängby. Det största stadsbyggnadsprojektet efter andra världskriget låg nordväst om staden, längs Mälaren och kallades Vällingbygruppen. I denna geografiska grupp ingick förutom Vällingby även Blackeberg, Grimsta, Råcksta och Hässelby. Förorterna lades som ett pärlband längs den nya tunnelbanans linje, avskilda från varandra med de ursprungliga grönområden, som upphöjdes med tiden till tre värdefulla naturreservat; Grimsta naturreservat, Judarskogens naturreservat och Kyrksjölötens naturreservat (se Efterkrigstidens stadsplanering i Stockholm).
Uppodlingen och alltmer rationell drift, nu med traktorer istället för hästar, fortsatte under 1900-talets första hälft. Sedan minskade antal jordbruk. 1951 fanns fortfarande nästan 4 900 jordbruk i länet, 1990 hade antalet sjunkit till knappt 1 900. Antal kor minskade från 40 000 år 1951 till 8 300 år 1991 och åkerarealen minskade under samma period med en tredjedel. Dagens moderna jordbrukslandskap består ofta bara av åkermark. Ängarna är uppodlade, men hagarna har vuxit igen.Collinder (1994), sida 19
Skogar och ekar miniatyr|Fuktlövskog i Kyrksjölötens naturreservat. miniatyr|Naturbarrskog i Korpberget biotopskyddsområde. miniatyr|Birger jarls ek i maj 2011.
Idag täcks hälften av länets yta av skog, mest skog finns i nordvästra Roslagen. I Mälardalen upptar skogsarealen drygt en fjärdedel av ytan. Vanligast är granskog och cirka 10 procent utgör lövskog. De landskapsdelarna som inte odlades upp var i regel skogsområden som nyttjades istället för skogsbruk. En del svårtillgängliga skogsområden kunde inte effektivt avverkas. Några få finns kvar som exempelvis Korpberget i Huddinge kommun, där vegetationen huvudsakligen består av äldre barrskog som fick växa fritt och utan människans ingrepp, eftersom terrängen är svårtillgänglig. Flera av de levande tallarna är gamla, möjligtvis upp till 300 år. Sedan 2010 är Korpberget länets och Sveriges första kommunalägda biotopskyddsområde.Vårt Huddinge, 2010, nr. 5, sida 10
Även svårtillgänglig lövskog har bevarats från skogsbruk. Hit hör lövsumpskogar som växer i våtmarksområden och var därför ointressanta för skogsbruk. Ett exempel för en lövsumpskog är Uggleviken på Norra Djurgården, ett annat är Kyrksjölötens naturreservat i Bromma som bildades 1997. Runt Kyrksjön finns en av kommunens största fuktlövskog och ett rikt fågelliv med häger, duvhök och spillkråka, bland annat häckar den i Sverige sällsynta svarthakedoppingen i sjön.Judarskogen och Kyrksjölöten