全县矿产资源较为丰富，已发现矿种24种，各类矿产地54处，现已开发利用的有煤、黏土、铁、石灰岩、硅石、滑石、金、银、白云岩、花岗石等10种。山丹县的水系属内陆河流域，东、南部山区属石羊河水系和黑河水系。水资源主要来自大气降水和南部祁连山、中部大黄山的融雪。全县水资源总量1.24亿立方米【地表水0.8亿立方米、地下水0.44亿立方米】。全年总用水量18271.57万立方米。其中：地表水8924.54万立方米，地下水8965.36万立方米。境内河流有马营河、霍城河、寺沟河和山丹河以及大黄山浅山区的小沟小岔。

植被在山区垂直分布，由山麓到山顶，依次出现灌丛草原带，森林草原带。走廊平原多为灌木丛和稀疏乔木或人工栽培的用材林、经济林、防护林。绿洲外围，由于水分不足，多系荒漠化草原、山地草原、灌丛草甸草原等，植被稀疏、结构简单，覆盖率低，呈现典型的荒漠植被特征。植物资源有乔木、灌木、草木花卉、菌类等，其中农作物30余种，林果木70种，野生植物70种，药用植物47种。土特产品资源主要有麻黄、秦艽、枸杞、甘草、发菜、黄参、蕨麻、蘑菇、益母草等。全县分布野生脊椎动物近300种，其中有雪豹、马麝、黑鹳、金雕、白肩雕、玉带海雕、白尾海雕、胡兀鹫、斑尾榛鸡、雉鸡等国家一级保护动物10种，豺、石貂、草原斑猫、荒漠猫、猞猁、马鹿、鹅喉羚、黄羊、岩羊、盘羊、大天鹅、小天鹅、猎隼、红隼、鸢、苍鹰、雀鹰、普通鵟、草原雕、秃鹫、兀鹫、白尾鹞、白头鹞、短趾雕、淡腹雪鸡、暗腹雪鸡、血雉、蓝马鸡、灰鹤、蓑羽鹤等国家二级保护动物30种。