Mato Grosso tem representação de três biomas brasileiros no seu território. A Amazônia é o mais abrangente, com 480.215 Km2 (53,6%), o Cerrado ocupa 354.823 km2 (39,6%) e a menor área é do Pantanal, com 60.885 km2 (6,8%). O bioma Amazônia ocupa a porção norte do estado com vegetação predominantemente florestal (floresta ombrófila, florestas estacionais, campinarana florestada). O Cerrado, na porção central do estado, reúne formações florestais (cerradão, florestas estacionais) e principalmente savânicas (cerrado, campo cerrado, campo limpo, campo de murundus).
O Pantanal, no sul do estado, é o bioma com menor representação em área. Formações florestais com grande diversidade de espécies ou monodominantes, como o Cambarazal (Vochysia divergens), o Paratudal (Tabebuia aurea), estão associadas com outras savânicas. A região apresenta caracteristicamente um pulso de inundação, com níveis de enchente, cheia, vazante e seca, que altera a paisagem e ecologia do ambiente sazonalmente. Na estação chuvosa, grandes extensões de planície são recobertas pela água enquanto as unidades de paisagem mais altas, os capões e cordilheiras, permanecem secas. O Pantanal é reconhecido pela Convenção Ramsar (Convenção sobre Zonas Úmidas de Importância Internacional) como um sítio de significativa importância ecológica por abrigar muitas espécies de peixes e aves aquáticas.
Os biomas Amazônia e Cerrado são protegidos pelo Código Florestal Brasileiro (Lei Federal nº 4.771/1965 e alteração com origem na Medida provisória nº 2.166-67/2001) que determina a conservação de 80% das áreas florestadas em propriedades rurais como reserva legal e 35% naquelas com fisionomias savânicas.
Contudo, a Amazônia mato-grossense apresenta índices significativos de desmatamento. Cerca de 24% (18/74) dos municípios têm área desmatada acima de 3.000 km2. O mais desmatado é Brasnorte, com mais de 5.000 km2, seguido de Canarana, Juína, Nova Ubiratã e Pontes e Lacerda. Todo o território está inserido no Arco de Desmatamento da Amazônia brasileira, formado pelos estados de Rondônia, norte de Tocantins e sul-sudeste do Pará, além do norte de Mato Grosso.
Mas, em Mato Grosso é o Cerrado o bioma mais devastado, com 56% (35/62) com mais de 2.000 km2 de vegetação substituída por agricultura e pastagens. O campeão do desmatamento é Paranatinga, com 9.000 km2; os municípios de Água Boa, Diamantino, Itiquira, Sapezal, Sorriso e Nova Mutum exibem mais de 5.000 km2 de área desmatada.
A proteção do Pantanal foi definida no Código Estadual do Meio Ambiente (artigo 62, LC nº 38/1995 e alterações) e a Política Estadual de Gestão e Proteção à Bacia do Alto Paraguai no Estado de Mato Grosso (artigo 9º, LC nº 8.830/2008) que proíbem o desmatamento, exceto para a agricultura de subsistência e limpeza de pastagens nativas, e a instalação de empreendimento que causem impacto ambiental.
Atualmente este é o bioma menos desmatado em sua totalidade, embora em quatro dos seus cinco municípios a remoção da vegetação seja superior a 3.000 km2. O município mais preservado é Curvelândia, com aproximadamente 287 km2 desmatados.
