La ville de Cahors, avec son cœur médiéval et son extension rurale, est caractérisée par une riche biodiversité due à son réseau hydrographique issu du karst et à ses divers habitats naturels. Le territoire abrite des cours d'eau qui créent des habitats essentiels pour des espèces remarquables ou menacées telles que la loutre d'Europe et l'écrevisse à pieds blancs. On y trouve également des plateaux calcaires avec des pelouses sèches et des espèces floristiques protégées, en particulier les orchidées et une faune aviaire de grande valeur patrimoniale comme le Pipit Rousseline et l'Alouette Lulu. Les boisements, milieux rupestres et les forêts alluviales présentent sont des écosystèmes jouant tout autant un rôle de premier plan pour la biodiversité du territoire.

Cependant, cette biodiversité est sous pression, notamment à cause de la qualité médiocre des eaux due à l'agriculture intensive et à l'urbanisation, et de la fermeture de milieux naturels. La surfréquentation touristique est également une source de perturbation.