FLORA
San Carlos está incluido dentro de las provincias fitogeográficas Andina, del Cardonal y Patagónica. En la llanura sancarlina se desarrolla la formación del algarrobal, mientras que en las Huayquerías aparece vegetación arbustiva, de aspecto compacto y de escasa cobertura. Por otra parte, en la depresión de los Huarpes y el pedemonte pueden observarse jarillales, chañares, retamos y pastizales.
En la zona de Alta Montaña, hasta poco más de 3.500 msnm, predomina una vegetación de matorral subarbustivo, muy abierto y bajo, representado por especies como la leña amarilla y la yareta. También aparecen pastizales de pasto huecú.
FAUNA
En la Reserva de Laguna del Diamante, pueden encontrarse guanacos, que acuden en manada durante los meses de verano; durante el invierno, estos animales migran a regiones bajas del departamento. Entre las aves que viven en la Reserva, encontramos especies tales como el cauquén (especie de ganso silvestre), que gusta de hacer sus nidos en los sitios abiertos, y muchas otras como jilgueros, dormilonas, remolineras y agachonas. En cuanto a la laguna en sí, no posee especies peces autóctonos pero, en cambio, en ella viven truchas introducidas con fines de surtir a los pescadores deportivos.
Hacia los sectores más bajos de San Carlos, aparecen suris o ñandúes cordilleranos y cóndores. Por otra parte, las vegas cerca de los ríos y arroyos son especialmente apreciadas por los guanacos, cauquenes y otros herbívoros, que acuden para alimentarse de plantas acuáticas.
HIDROGRAFÍA
El río más importante de San Carlos, por su longitud y aprovechamiento, es el Tunuyán. Este cauce determina el límite norte del departamento y proporciona agua para riego a través del dique “Valle de Uco”. Asimismo, es relevante el río Diamante, cuyos principales afluentes son los arroyos Carrizalito, Salado, Hondo y otros. El Diamante se origina en los glaciares de la Cordillera Principal y Frontal, y desemboca en el Desaguadero o Salado.
Hacia el este de San Carlos aparecen numerosos ríos secos. Por demás, en todo el departamento aparecen arroyos, como el Papagayos.
Diques y Embalses más importantes: Dique Derivador Valle de Uco (Río Tunuyán).