Les zones naturelles, qui font l'attrait de Caen, sont presque toutes protégées au titre des monuments et des sites, ou recouvertes par une ZNIEFF. Les espaces naturels (zones N, espaces boisés classés, sites naturels classés, protections au titre des paysages) sont très fortement protégés : aucune modification n'est possible sans remettre en cause le PADD donc le projet urbain global. 

La ville gère les espaces de nature en lien avec toutes les échelles du territoire et s'est dotée, pour cela, d'outils opérationnels. Les équipes communales pratiquent ainsi la lutte biologique intégrée, les espaces verts sont engagés dans un processus de gestion différenciée, le zéro phyto est désormais appliqué partout. 

Le site de la Prairie, un vaste espace vert situé en coeur de ville, accueille plusieurs espèces d'oiseaux aquatiques grâce au plan d'eau creusé en 1982. La ville, traversée par le fleuve Orne, est aussi propriétaire des 482 hectares de la forêt de Grimbosq qu'elle gère afin de permettre au public de découvrir ou redécouvrir la nature au cœur de la vallée de l'Orne. Devant la demande croissante de nature, une équipe d'animation propose au public caennais de nombreuses interventions sur des thèmes variées (jardinage au naturel, découverte de la nature,…).