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沙漠覆盖的疆土、稀少的降水、酷暑寒冬的气候，这些独特的自然条件导致土库曼斯坦的物种资源受到环境因素的极大影响。
土库曼斯坦的植被带有非常典型的沙漠与干旱地区特质，品种数超过2 500种。仅在卡拉库姆沙漠就分布着700余种植被。其中最为珍贵的植物是有2 000多年历史的杜松。别具一格的还有被称作“Kugitang”的国家果园，那里生长着超过200年树龄的树种。
土库曼斯坦的植物可分为以下类型：短生和类短生植物、藻类植物、沙生植物和喜盐植物。
短生和类短生植物，如苔草、草熟禾、马康草、罂粟属等在土库曼斯坦的分布面积不是很大，主要分布在南部山前地带。这类植物本身并不具备抗旱能力，但它们的生长有一个特点，就是能避开旱季，在春天雨水相对比较多的时候，迅速生长、开花、结籽，在很短的时间里结束一生。在春季，它们是牲畜啃食的第一批青草。
藻类植物分布在土库曼斯坦北部和西部的龟裂土上。它们和短生植物一样，只在春季生长，但不同的是它们的根并不死亡，第二年春天又可发芽生长。这类植物的产草量极低。
沙生植物生长在疏松的沙地甚至移动沙丘上。它们大都是灌木或乔木，耐旱，耐高温，可在贫瘠的土壤上生长。它们的根系特别发达，长达二三十米，可穿过沙土深入地下水层，或向四处伸展，在比较大的范围内吸取水分。
喜盐植物主要分布在河谷低地和西部沿海低地。这类植物中，有些品种的茎和肥厚多汁的叶片里含盐分很高；有些品种则没有叶片，它们被绿色的茎所替代。
土库曼斯坦也有非荒漠植物群落，即土加依林，主要分布在阿姆河左岸的河滩上，有些地段宽3～5千米，有些地方丛林茂密不可通行，像热带丛林。
土库曼斯坦的灌木和矮灌木植物也非常丰富，其中最有价值的当属杜松、阿月浑子、胡桃、巴旦杏、高加索朴树、吐加伊白杨、无花果、石榴和曼陀茄等。
土库曼斯坦地域辽阔，不同地区的气候、地貌、土壤和植被差异很大。这些差异决定了动物的分布和特点。
荒漠孕育了土库曼斯坦丰富的爬行类动物，这里有多种类蜥蜴、龟鳖类的草原龟，还有30多种蛇类，其中包括对人畜危害非常大的蜂蛇、眼镜蛇、斑蝰蛇，无毒的蚺蛇，有斑点的皇额蛇。哺乳类动物有卡拉干狐、小灭沙狐、黄鼬、虎鼬等，但种类和数量居多的是啮齿类，约占该地区哺乳动物的半数，主要有沙土鼠、跳鼠、黄鼠等。此外，瞪羚数量也较多。比较独特而稀有的物种包括土库曼斯坦北部和西部沙漠中的高鼻羚羊，巴特赫兹自然保护区东南部的骞驴（野驴的一种）。鸟类不太多，其中比较有特点的是盐木鸦、西域麻雀、云雀、沙漠莺、腹沙鸡、大旱鹬等。
在土加依林的灌木丛中栖息的动物群种类繁多。哺乳类动物有野猪、猫和胡狼；禽类中有野鸡；啮齿类中有危害性很大的板齿鼠；田鼠类中有毛皮珍贵的麝鼠。
土库曼斯坦山地的动物群与平原地区相比无明显差别，基本种类相同。只有科佩特山区的动物较为丰富。在山前黄土荒漠中有豹、鬣狗和鼬科中的稀有兽类——印度熊。在河谷的密林深处有野猪和许多欧洲鸟类，如黄鹂、林鸽等。河的下游地段有石鸡等，上游地段有雪鸡、红嘴山鸦等。
阿姆河和卡拉库姆运河的鱼有几十种，如鲶鱼、鲤鱼、咸海海鲦、突厥斯坦圆腹鲦、大鳇鱼、驯化的远东鲢鱼和草鱼等。里海可全年捕鱼，主要是捕鲤鱼、鲳鱼、鲈鱼、锝鱼、鲭鱼等。