Valtameret ja suuret korkeuserot vaikuttavat suuresti Meksikon luonnonoloihin. Valtio ulottuu lämpimästä eli subtrooppisesta vyöhykkeestä kuumaan eli trooppiseen lämpövyöhykkeeseen asti.

Maa jaetaan korkeuserojen mukaan kolmeen vyöhykkeeseen. Rannikon alankoalueilla on kuuma vyöhyke eli tierra caliente, joka ulottuu merenpinnasta kilometrin korkeuteen. Siellä ilmasto on paikoitellen jopa sietämättömän kuumaa, ja Meksikonlahden puolella puhaltavat koillispasaatituulet tuovat mukanaan runsaasti sateita itärannikolle ja Jukatanin niemimaalle. Tästä syystä alueella kasvaakin erittäin reheviä metsiä. Lännessä Tyynenmeren puolella sademäärä on vähäisempi, ja kasvillisuus on sen vuoksi savannia.

Vuorten joka puolelta ympäröimällä ylänköalueella on lauhkea vyöhyke eli tierra templada, jossa sataa melko vähän ja pohjoisosissa onkin laajoja aavikkoalueita. Muualla kasvillisuus on karua aroa, joka soveltuu maanviljelyyn ja karjanhoitoon. Ylänköalueilla ilma on myös miellyttävän viileää ja minkä vuoksi aikanaan pääkaupunki Mêxicokin rakennettiin sinne. Ylänköaluetta korkeampana sijaitsee kylmä vyöhyke eli tierra fria. Siellä vuorokautiset ja vuodenaikaiset lämpötilat voivat olla hyvinkin suuria.

Maan pohjoisosa muistuttaa kasvillisuudeltaan ja eläimistöltään Yhdysvaltain eteläosan luontoa. Meksikon eteläosan luonto on tyypillistä Keski-Amerikkaa agaaveineen ja kaktuksineen sekä tapiireineen, vyötiäisineen ja käärmeineen. Meksikon lounaisosassa on Kalifornian niemimaa, joka löydettiin 1500-luvulla ja jota aluksi luultiin saareksi. Alue on suureksi osaksi aavikkoa, ja siellä elää useita kotoperäisiä eli endeemisiä lajeja, joita ei tavata mistään muualta maailmasta.