Der 1816 eröffnete Royal Botanic Gardens ist der größte von drei botanischen Gärten der Stadt. Er überblickt die Farm Cove und liegt direkt östlich vom Sydney Opera House und dem Circular Quay. Am Südende ist er durch den Cahill Expressway begrenzt. Seine Fläche beträgt über 30 Hektar. 1862 wurde der erste Zoo von Sydney mitten im botanischen Garten eröffnet. Seit 1959 trägt der Garten den Zusatz 'Royal'. Ab 1965 wurden viele Teile des Gartens neu gestaltet und erweitert, so beispielsweise das tropische Gewächshaus, der Rosengarten, der orientalische Garten, der Farngarten und viele mehr.
Südlich von Paddington und Woollahra erstreckt sich das weitläufige Parkgelände von Moore Park und Centennial Park. Der zur 100-Jahrfeier 1888 den Bürgern von Sydney übergebene Centennial Park ist wie ein englischer Landpark angelegt. Durch Parkanlagen mit Rasen, Rosengarten und Teichen führen Geh- und Radwege, Reit- und Joggingpfade. Entlang der Clovelly Road werden Fahrräder, Rollerblades und Familienkutschen verliehen. Im Sommer zeigt das Moonlight Cinema von November bis Februar Filme unter freiem Himmel.
In der Millionenstadt Sydney und deren Umgebung befinden sich zahlreiche kleine und große Nationalparks, die einen Grüngürtel in circa 30 Kilometer Entfernung vom Stadtzentrum bilden. Der an der Hafeneinfahrt liegende Sydney Harbour National Park erstreckt sich über beide Ufer und ist im Norden von Manly her und im Süden von Watson Bay her zugänglich. Manly und Watson Bay sind mit der Fähre vom Circular Quay erreichbar. Vom Südteil ist ein vor allem bei Sonnenuntergang eindrucksvoller Blick auf die Skyline der Stadt möglich.
In ähnlicher Lage befindet sich der Botany Bay National Park an der Einfahrt zur Botany Bay, an dessen Südende James Cook als erster Europäer australischen Boden betrat. Eine wilde Steilküste bietet sich hier dem Wanderer dar. Besonders erwähnenswert sind der zweitälteste Park der Welt, der Royal National Park im Süden und der Kuring-gai Chase Nationalpark im Norden sowie das Gebiet der Blue Mountains im Westen, die zahlreiche Tagesausflüge in oft unberührte Natur ermöglichen.
Die Blue Mountains, circa 50 Kilometer westlich der City, sind mit Bus und Bahn leicht zu erreichen und am ehesten dazu angetan dem Besucher einen Begriff von der Weite, Größe und oft noch vorhandenen Unberührtheit des australischen Kontinents zu vermitteln. Die Felsformation „Three Sisters“ in Katoomba ist ein beliebter Ausgangspunkt für Ausflüge.
Berühmt geworden ist die Wollemie (Wollemia nobilis), eine urtümliche Koniferenart, die nur hier vorkommt und deren Entdeckung im Jahr 1994 als einer der wichtigsten botanischen Funde des 20. Jahrhunderts gilt. Das Greater Blue Mountains Area umfasst sieben Nationalparks. Es wurde im Dezember 2000 von der UNECSO zum Weltnaturerbe erklärt.