Észak-Karolina körülbelül 560 mérföld széles, földrajzi és geológiai szempontból szokatlanul eltérő, ami a "Tar Heel állam" számára számos élő és nem élő természeti erőforrást biztosít. Ez a délkeleti állam három különböző domborzati formát foglal magában: keleti parti síkság, belsejében a Piemont és nyugatra az Appalache-hegység. Mindegyik hozzájárul saját részével Észak-Karolina természetes fejéhez.
Észak-Karolinában több millió hektárnyi erdő él, és az erdei termékek alkotják az állam legnagyobb feldolgozóiparát. Az erdők az állam idegenforgalmi és rekreációs ágazatában is nagy szerepet játszanak, nevezetesen négy nemzeti erdőben - Nantahala, Pisgah, Uwharrie és Horvátország -, amelyek 1,25 millió hektárt ölelnek fel. 2014-től ezek a visszavonások évente körülbelül 7 millió látogatót vonzottak. A legnagyobb Nantahala magassága 1200 és 5800 láb között mozog. A következő legnagyobb Pisgah vízeséseiről és különösen gazdag erdőiről ismert. Az Uwharrie, bár kicsi, mintegy 50 000 hektáros, rengeteg kikapcsolódási lehetőséget és szikrázóan tiszta folyókat és patakokat nyújt. A Croatan a kvartett legnedvesebbje, számos lápján és mocsarán rengeteg kenuzási és horgászati lehetőség kínálkozik. Emellett a Great Smoky Mountain Nemzeti Park, amely Tennessee keleti részén és Észak-Karolina nyugati részén terül el, az Egyesült Államok leglátogatottabb nemzeti parkja, és az év 365 napján a nap 24 órájában nyitva tart.
Az ásványi anyagok - olyan vegyületek vagy elemek, amelyek egyedi kristályszerkezettel és fizikai tulajdonságokkal, például keménységgel és színnel rendelkeznek - mélyen vannak szövődött Észak-Karolina történetével: 1823-ban az állam elsőként adott megbízást geológiai és ásványtani felmérés. 2014-től Észak-Karolina vezette az Egyesült Államokat a népszerű ásványi földpát, csillám és pirofillit gyártásában. A valaha volt legnagyobb smaragdkristály Észak-Amerikában került elő a Tar Heel államban. A drágakövek vadászai rubint, gránátot és több mint 300 további drágakövet kereshetnek itt.
Nem általában természetes erőforrásként gondolják őket ugyanúgy, mint a rönkre vagy az ásványokra, hanem Észak-Karolinában a változatos földrajz és az általa létrehozott természeti sokféleség jelentős az állam gazdasága és minősége szempontjából élet. Felvidék és alföldek, erdők és torkolatok vonzza a turistákat és dollárjaikat, szabadidős menekülést jelentenek a helyiek számára, és számos változatos élőhelyet kínálnak a vadon élő állatok számára. A vadászok, a madármegfigyelők és a szabadtéri rajongók mindenféle vadállatot megtalálhatnak az állam biomjában. Ide tartoznak a nagyvadállatok, például a fekete medvék és az őzek, a vadmadarak, például a vad pulykák és a fácánok, valamint a rengeteg vonuló madár és a vízimadarak.
Észak-Karolina bőséges partvonala és a belvízi utak, valamint az általuk támogatott vízi élővilág további jelentős természeti erőforrást jelentenek. E sok vízi út rekreációs tulajdonságai és üdülőhelyei segítik az állam kasszájának feltöltését, és ugyanígy teszik a kereskedelmi és sporthalászatban évente kiadott mintegy 25 000 engedélyt is. A két mélytengeri tengeri kikötő, Wilmington és Morehead City is kiemelkedik fontos természeti erőforrásként, amely képes kezelni a nagy mennyiségű teherforgalmat. Észak-Karolina központi elhelyezkedése az Atlanti-óceán partján különösen vonzóvá teszi a két kikötőt, rövid hajózási útvonalakat biztosítva az ország keleti harmadában található nagy központokba.