南硫黄島原生自然環境保全地域
南硫黄島と比較的似た環境にあると考えられる北硫黄島との大きな違いのひとつに、南硫黄島では土壌中に多くのリンが含まれていることが明らかになっている。これはかつて人が居住していた北硫黄島では、ネズミ類の捕食によって海鳥の数が激減してしまったのに対し、有史以来無人島である南硫黄島では、海鳥が多く生息する環境が保持されているため、鳥の糞や死骸からリンが供給され続けていると考えられる。そして豊富なリンに恵まれた土壌は、南硫黄島の植物相などの豊かな生物相を維持し続けるのに大きな役割を果たしていると見られる。
陸鳥類はハシブトヒヨドリ、ハシナガウグイス、イオウジマメジロが島内の広範囲に分布し、特にハシナガウグイス、イオウジマメジロの数が多い。オガサワラカワラヒワは絶滅危惧種IIBに指定されているが、標高100メートル以下の低い場所に生息しており、個体数も多くないと考えられる。アカガシラカラスバトは小笠原群島全体でも生息数が数十羽程度と推定され、絶滅が危惧されている。南硫黄島では島の広い範囲で生息しており、数十羽の生息が推定されている貴重な生息地である。
1982年の調査時には、かつて硫黄島に分布していたが絶滅したマミジロクイナの生存の有無について注意が払われたが発見されなかった。また冬季に繁殖を行うアホウドリ類やオーストンウミツバメなどについては、1982年、2007年の調査とも6月に行われたため、現在のところ南硫黄島での繁殖状況は不明である。
2017年の調査では無人航空機により崖の上を調査したところにはアカアシカツオドリの集団繁殖が確認された。
小笠原諸島の島々では、外来種としてクマネズミなどのネズミ類が進入し、生態系に悪影響を与えている。たとえば北硫黄島で戦前繁殖が確認されていたオーストンウミツバメ、クロウミツバメ、セグロミズナギドリは、クマネズミの影響で北硫黄島では繁殖が行われなくなったものと推定されており、父島列島、母島列島、聟島列島にはほとんどの島にクマネズミが侵入し、植生や鳥類、陸産貝類などに被害を与えていることが明らかになっている。南硫黄島はこれまで人間が生態系に与えた影響がきわめて小さかったと考えられているが、船の難破や開墾の試みなど人間との関わりが皆無であったわけではない。また、ネズミ類は短距離ならば海を泳いで分布を広げるとの報告もある。そのため、1982年、2007年の学術調査の際にネズミ類の生息の有無の調査が行われた。
1982年の調査時は、島内に設置した罠にまったく捕獲されず、また島の南岸にあった難破船の生米がまったくネズミ類の食害に遭っていなかったことが確認されたため、ネズミ類は生息していないものと判断された。2007年の調査時も罠の設置や食痕の調査を通じてネズミ類の存在について確認されたが、やはり生息していないものと考えられた。この結果は南硫黄島が人間からの影響がこれまできわめて小さかったことを物語っている。