* Tài nguyên rừng: Diện tích đất lâm nghiệp 29.548 ha, trong đó rừng tự nhiên là 16.022 ha và rừng trồng từ 3 năm trở lên là 11.062 ha. Chủ yếu là rừng phòng hộ, diện tích rừng kinh doanh không còn hoặc còn rất ít vì những năm trƣớc đây đã bị khai thác bừa bãi và tàn phá để làm nƣơng rẫy.
Hệ động vật tƣơng đối phong phú, đa dạng, gồm các loại thú rừng, bò sát, chim. Hiện nay số lƣợng động vật đang bị suy giảm nhiều do nạn săn, bắn bừa bãi và chặt phá rừng làm mất nơi cƣ trú.
* Tài nguyên đất : Tổng diện tích tự nhiên 57.848 ha, Trong đó: đất nông nghiệp chiếm 28,3 %; đất lâm nghiệp chiếm 48,43 %; Đất chuyên dùng 10,7 %; Đất thổ cƣ 3,4 %; Tổng diện tích hiện đang sử dụng vào các mục đích là 93,8 %; còn lại 6,2 % diện tích tự nhiên chƣa sử dụng .
Trên địa bàn huyện, đất đƣợc hình thành bởi 8 nhóm, trong đó có 4 nhóm đất chính là:
- Đất xám mùn trên núi có: 16.400 ha, chiếm tỷ lệ 28,37 % .
- Đất Feralit phát triển trên đá biến chất: 15.107 ha, chiếm 26,14 %. - Đất Feralit phát triển trên phù sa cổ: 13.036 ha, chiếm 22,55 % . - Đất phù sa Gley phát triển trên phù sa cổ: 13.247 ha, chiếm 22,94 %.
* Tài nguyên khoáng sản : Đại Từ đƣợc thiên nhiên ƣu đãi phân bổ trên
địa bàn nhiều tài nguyên khoáng sản nhất Tỉnh với 15/31 xã, thị trấn có mỏ và điểm quặng, đƣợc chia ra làm 4 nhóm quặng chủ yếu là: nhóm khoáng sản là nguyên liệu cháy; nhóm khoáng sản kim loại; nhóm khoáng sản phi kim loại; khoáng sản và vật liệu xây dựng.