Lohjan luonnon näkyvin osa on Lohjanjärvi, joka 122 neliökilometrin pinta-alallaan on Etelä-Suomen suurin järvi. Vesistö on tarjonnut kulkuväylän ja ravinnonlähteen alueen asukkaille vuosituhansien ajan. Jääkauden jälkeen hylkeenpyytäjät kulkivat mereltä sisämaahan järveä pitkin ja Ruotsin vallan aikaan Karjalohjalta purjehdittiin Rääveliin asti kaupantekoon.

 

Lohjan harjun suojatessa aluetta kylmiltä merituulilta ja Lohjanjärven varastoidessa kesän lämpöä, alueen kasvukauden vuotuinen lämpösumma on Manner-Suomen suurin. Kalkkipitoinen maaperä ja leuto ilmasto luovat alueelle ihanteelliset kasvuolosuhteet ja se kuuluukin Suomessa harvinaiseen tammivyöhykkeeseen. Edullisten olosuhteiden ansiosta Lohjanjärven ympäristössä on runsaasti omenapuita. Ensimmäiset omenapuut tulivat Lohjan seudulle jo 1500-luvulla ja seudulla kasvaakin edelleen monia paikallisia lajikeharvinaisuuksia.

 

Suurniemen ja Karkalin välillä oleva Pitkänperänlahti on merkittävä luonnonsuojelualue, jolla esiintyy tiheää pähkinäpensaikkoa sekä monia uhanalaisia lehtoluontotyyppejä. Alueella viihtyvät monet kalkkia suosivat, harvinaiset kasvilajit, kuten keltavuokko, lehtosinijuuri sekä lehtotähtimö. Kuoriaislaji, Lohjanseppä esiintyy Suomessa ainoastaan Torholan alueella. Karkalin luonnonpuisto on puolestaan Manner-Suomen suurin yhtenäinen lehtoalue, jolla esiintyy mm. harvinainen suorasuusulkukotilo. Yleisesti tutumpia alueen asukkaita ovat valkoselkätikka ja pähkinähakki.