张家口市是河北省矿产资源较丰富市之一。区域内已发现矿产97种。经地质勘查，查明一定资源储量的矿产有63种，其中能源矿产3种、金属矿产9种、非金属矿产49种、水汽矿产2种，矿产地141处，矿产地以中、小型为主，占92％。能源矿产有煤炭、铀、地热，主要分布在蔚县、阳原县、涿鹿县、怀来县、下花园区、赤城县、沽源县、康保县、尚义县、宣化县、万全县。金属矿产主要有铁矿、锰矿、铍矿、铜矿、钼矿、铅矿、锌矿、金矿、银矿等，主要分布在赤城县、宣化县、怀安县、崇礼县、宣化区、涿鹿县等。贵重金属矿产金矿、银矿主要分布在赤城县、崇礼县、宣化县。非金属矿产相对较丰富，主要有普通萤石、熔剂用灰岩、冶金用白云岩、冶金用石英岩、耐火粘土、磷矿、石墨、蛭石、沸石、水泥用灰岩、膨润土、饰面大理石、宝石等矿产，其中普通萤石主要分布在张北县、康保县，石墨主要分布在赤城县，沸石分布在赤城县、宣化县、沽源县、蔚县，水泥用灰岩主要分布在怀来县、蔚县、阳原县，建筑石料用灰岩主要分布在怀来县、宣化县等县（区）。
张家口市能源资源十分丰富，主要有煤炭、风能和太阳能。煤炭资源主要集中在蔚州煤田、宣下煤田和张家口以北煤田，煤炭总储量28亿吨。全市具有得天独厚的风能资源，风资源储量约2000万千瓦以上，可开发量1100万千瓦以上，其中坝上地区风资源储量约1700万千瓦以上，可开发量900万千瓦以上，坝下地区风资源储量约300万千瓦以上，可开发量200万千瓦以上。全市太阳能资源十分丰富，地域日照时数2756～3062小时，年太阳总辐射为每平方米1500～1700千瓦时，属于太阳能辐射Ⅱ类区域，但太阳能利用还处于起步阶段，截至2009年，河北建投新能源有限公司在沽源县已建成10千瓦的光伏发电站，国华河北能源投资公司在尚义县建成20千瓦风光互补发电站，河北建投新能源有限公司拟在康保县建设的1兆瓦太阳能光伏电站预可研已上报省发改委，全市太阳能发电已顺利起步，发展前景十分广阔。
张家口市属半干旱地区，水资源严重不足。根据2008年完成的《张家口市水资源评价》有关成果，全市多年平均自产水资源总量为17.99亿立方米，其中地表水资源量为11.62亿立方米，地下水资源量11.91亿立方米（地表、地下重复水量5.53亿立方米），人均水资源占有量399立方米，不足全国人均的1／5。全市多年平均地表水可利用量为4.06亿立方米，地下水可开采量为6.48亿立方米，可利用量为10.54亿立方米。这些水资源分布在全市5大水系：大清河水系、潮白河水系、滦河水系、永定河水系、内陆河水系。由于地形的变化和季风气候的影响，造成降水量和水资源地区分布的显著差异和年内分配不均。2009年全市平均降雨量305毫米，较常年偏少23%。截至2009年，全市注册水库96座，总库容
7.18亿立方米，其中大型水库2座，总库容2.18亿立方米；中型水库7座，总库容3.34亿立方米；小型水库87座，总库容1.66亿立方米。2009年，全市实际总供用水量为10.71亿立方米（比2008年减少0.6亿立方米），其中地表水供水总量为2.72亿立方米，地下水供水总量为7.99亿立方米；农业用水总量8.01亿立方米；工业用水总量1.41亿立方米；生活用水总量1.29亿立方米。此外，怀来、阳原、赤城、宣化县境内分布有高质量的温泉，其中怀来县地热水面积30平方千米，出口水温高达88℃，为五级高温泉；赤城县城西苍山幽谷中的汤泉被誉为“关外第一泉”，有总泉、眼泉、胃泉、平泉、气管炎泉和冷泉之分，其中总泉出口水温68℃，内含20多种对人体有益的微量元素；阳原县温泉区域达20多平方千米，出口水温39～41℃，经国家地质矿产部水文地质专家1987年鉴定，各项指标均符合国家饮用水标准和世界卫生组织饮用准则，属含锶、偏硅酸的氯化物重碳酸钾型优质天然矿泉水。
全市陆生野生植物共有120科、513属、2100多种，其中木本植物62科、129属、369种。在野生木本资源中，野生经济林资源面积和产量较大的有：山杏8.2万公顷，常年产量200万千克；榛子1.47万公顷，常年产量14万千克；沙棘4万公顷，常年产量25万千克；酸枣0.17万公顷，常年产量6万千克；山丁子0.15万公顷，常年产量2万千克；枸杞1.33万公顷，常年产量10万千克。全市野生动物资源极为丰富。境内有野生脊椎动物50多科，300多个种及亚种。其中：兽类15科30余种，鸟类26科130余种及亚种，爬行类4科15种，两栖类3科6种。国家重点保护的野生动物有褐马鸡、大鸨、金钱豹、大天鹅、小天鹅、金雕等27种。部分动物名录如下：中华大蟾蜍、花背蟾蜍、中国林蛙、金线蛙、黑斑蛙、北方狭口蛙、丽斑麻蜥、山地麻蜥、黄脊游蛇、赤链蛇、王锦蛇、双斑锦蛇、白条锦蛇、玉斑锦蛇、棕黑锦蛇、黑眉锦蛇、乌梢蛇、虎斑游蛇、蝮蛇、小辟鹈、苍鹭、黑鹳、大天鹅、小天鹅、赤麻鸭、绿翅鸭、绿头鸭、斑嘴鸭、鹊鸭、普通秋沙鸭、(黑)鸢、苍鹰、雀鹰、大鵟、普通鵟、毛脚鵟、金雕、草原雕、乌雕、白尾鹞、鹊鹞、白腹鹞、游隼、燕隼、红脚隼、黄爪隼、红隼、褐马鸡、石鸡、斑翅、山鹑、勺鸡、雉鸡、岩鸽、原鸽、山斑鸠、灰斑鸠、珠颈斑鸠、火斑鸠、纵纹腹小鸮、冠鱼狗、普通翠鸟、蓝翡翠、戴胜、蚁、黑枕绿啄木鸟、大斑啄木鸟、小斑啄木鸟、星头啄木鸟、(蒙古)百灵、(亚洲)短趾百灵、凤头百灵、云雀、家燕、金腰燕、黄鹡鸰、白鹡鸰、田鹨、北鹨、白头鹎、灰伯劳、灰椋鸟、松鸦、红嘴蓝鹊、灰喜鹊、喜鹊、红嘴山鸦、大嘴乌鸦、小嘴乌鸦、白颈鸦、褐河乌、鹪鹩、棕眉山岩鹨、红尾歌鸲、红喉歌鸲、红胁蓝尾鸲、北红尾鸲、红腹红尾鸲、白腹鸫、白眉鸫、赤颈鸫、斑鸫、田鸫、山噪鹛、棕头鸦雀、震旦鸦雀、山鹛、褐柳莺、黄眉柳莺、铜蓝鹟、大山雀、黄腹山雀、褐头山雀、黑头、(树)麻雀、燕雀、金翅(雀)、普通朱雀、长尾雀、黄胸、黄喉鹀、灰头鹀、灰眉岩鹀、三道眉草鹀、栗耳鹀、田鹀、小鹀、黄眉鹀、白眉鹀、苇鹀、刺猬、狼、赤狐、
貉、黄鼬、艾鼬、狗獾、猪獾、果子狸、兔狲、豹猫、金钱豹、野猪、狍、斑羚、草兔、复齿鼯鼠、小飞鼠、松鼠、岩松鼠、北花松鼠。另有森林及果树害虫的天敌17科68种。
张家口自然风光壮美，人文古迹荟萃，具有良好的旅游资源禀赋。全市235项主要旅游资源中，70.6%的资源单体具有较高的美感度和独特性，具有较大的开发潜力。生态旅游资源。全市现有国家级自然保护区3个、国家级森林公园1处、省级森林公园16处、省级风景名胜区1个，其中以崇礼、赤城为代表的坝上与坝下过渡地带，山峦起伏，森林茂密，冬季降雪量达1米以上，存雪期长达150多天，地形坡度多在5～35°，并且风速仅为2级，平均气温为-12℃，经国家体育总局、中国滑雪协会专家认定，可供旅游滑雪和竞技滑雪面积达500多平方千米，是华北地区最具优势的滑雪地域；以张北、沽源为代表的坝上地区，地势平坦，草原辽阔，海拔在1300～1600米，有草场面积133.33万公顷，水面7.88万公顷，夏季平均气温18℃，空气中负氧离子浓度达每立方厘米3000～6000个，是消夏避暑、草原观光的理想之地；在怀来、赤城、阳原等县还分布着丰富的地热资源，开发价值极高。人文旅游资源。全市有国家级文物保护单位27个、省级文物保护单位101个、全国十大考古新发现3处，是河北省文物大市之一，其中以阳原泥河湾古人类遗址群为代表“东方人类从这里走来”和以炎帝、黄帝、蚩尤中华民族三祖先征战融合之地涿鹿为代表的“中华文明从这里走来”，是河北省两大人文旅游名片；万里长城第一门—大境门，与山海关、嘉峪关、居庸关齐名；始建于元代的鸡鸣驿，是现今全国保存最完整、规模最大的一座古代驿站；全国历史文化名镇——蔚县暖泉古镇是北方地区农耕商贸古镇的典型实例，具有浓郁的北方边塞农耕商贸的传统文化特色。同时，张家口是抗日战争期间八路军解放的197座城市中第一座大城市，被誉为“第二延安”，现有抗日同盟军纪念塔、苏蒙联军抗日纪念塔，还有老一辈革命家聂荣臻战斗生活的晋察冀军区司令部等一批红
色旅游资源。此外，蔚县剪纸、窗花、社火、打树花、蔚州梆子等民间艺术，坝上高原的蒙族礼仪及饮食文化等民俗风情，丰富多彩，京畿驰名，其中康保“二人台”、蔚县剪纸被列为第一批国家非物质文化遗产名录，蔚县暖泉镇古民居建筑艺术、涿鹿三祖文化等10项成果被列入省级非物质文化遗产名录。