Meer dan de helft van het eiland is nooit ontdaan van vegetatie, en een kwart ervan is beschermd in Nationale Parken, Conservation Parks en vijf Wilderness Protection Areas. De belangrijkste beschermde gebieden zijn:
- Flinders Chase National Park
- Seal Bay Conservation Park
- Cape Gantheaume Conservation Park
- Cape Bouguer Wilderness Protection Area
- Ravijn van Casoars Beschermd natuurgebied
Door de isolatie van het vasteland van Australië zijn vossen en konijnen niet aanwezig op het eiland en is het verboden ze binnen te brengen. Registratie en microchippen van katten is verplicht.
De Kangaroo Island Kangaroo, Rosenberg's Sand Goanna, Southern Brown Bandicoot, Tammar Wallaby, Common Brushtail Possum, Short-beaked Echidna en New Zealand Fur Seal zijn inheems op het eiland, evenals zes vleermuis- en kikkersoorten. De enige endemische (nergens anders gevonden) gewervelde soort is een kleine buideldier carnivoor genaamd de Kangaroo Island Dunnart. De Koala, de Ringstaartbuidelrat en het vogelbekdier zijn geïntroduceerd en overleven er nog steeds. Kangoeroe-eiland had een inheemse emoesoort, de Kangoeroe-eiland-emoe; deze is echter uitgestorven tussen 1802 en de officiële Europese vestiging in 1836, wellicht als gevolg van bosbranden of de jacht door zeehondenjagers of walvisjagers.
De geïntroduceerde koala's hebben het zo goed gedaan op het eiland dat hun favoriete voedselbron, de Manna Gum, plaatselijk met uitsterven wordt bedreigd. Koala's zijn onlangs gedwongen over te schakelen op andere, minder smakelijke, soorten. Het parkbeheer heeft naar een oplossing gezocht.