Trods en række betydelige naturområder er Odense i høj grad en bykommune. I den forbindelse har byrådet sat et mål om, at Odense skal være Danmarks grønneste storby, hvilket bl.a. omfatter nye grønne facader, vejtræer og blomster samt udviklingen af Munke Mose. Samtidig skal det eksisterende netværk af ådale, skove, enge og fjorden bidrage til at trække naturen ind til bymidten. Med særlig fokus på biodiversitet, klimatilpasning, grundvand og friluftsliv skal naturarealerne sikres og eventuelt udvides langs bl.a. Rydså, Stavidså og Borreby Møllebæk samt ved Højby og Birkum Moser.
De mange positive tiltag til trods er Odense Kommune dog udfordret af den omfangsrige bebyggelse og tilhørende infrastruktur, som fragmenterer naturområderne og reducerer dyrenes og planternes muligheder for at sprede sig. En styrkelse af det bynære netværk af naturområder vil mindske problemet. Samtidig har kommunen udpeget en række mulige økologiske forbindelser flere steder langs kommunegrænsen samt nord og syd for Bellinge.
Derudover er der udlagt ganske store arealer til mulig ny skovrejsning, hvilket afspejler et længerevarende ønske om at øge kommunens skovareal. Eksempelvis indgik Odense Kommune i 2001 en samarbejdsaftale med Naturstyrelsen og VandCenter Syd om at rejse ca. 2.000 ha skov i seks projektområder, hvor der var særlige drikkevandsinteresser. Blandt dem var Elmelund Skov ved Bolbro i den sydvestlige udkant af Odense, som er godt på vej til at blive kommunens største skov. I området mellem Lindved og Volderslev planlægges desuden ny skovrejsning på et 319 ha stort areal.