Το Κιλκίς διαθέτει μεγάλη ποικιλία οικοτόπων και υψηλή ποικιλότητα ειδών με πολλά ενδημικά είδη χλωρίδας και πανίδας.

Μεγάλος αριθμός σπάνιων ειδών χλωρίδας και πανίδας παρατηρούνται τόσο στα όρη Δύσσωρο, Κρούσια, Μαυροβούνι και Πάικο όσο και στην περιοχή που γειτνιάζει με τη λίμνη Δοϊράνη, αλλά και με τους ποταμούς Γαλλικό και Αξιό.

Το σπάνιο οικοσύστημα του υδάτινου όγκου της Πικρολίμνης, με τα λασπόλουτρα της, ξακουστή από τα ομηρικά χρόνια για τις θεραπευτικές της ιδιότητες είναι ενταγμένο στο δίκτυο των περιοχών  Natura 2000.