Dąb położony jest w obrębie śląsko-krakowskiego regionu hydrogeologicznego. Utwory wodonośne występują tu we wszystkich warstwach stratygraficznych, lecz ich znaczenie jest uzależnione od czynników geologicznych, hydrogeologicznych oraz wpływu człowieka. Większe kompleksy występują w dolinie Rawy i Kłodnicy. Dzielnica znajduje się w obrębie Głównego Zbiornika Wód Podziemnych nr 329 Bytom, mającego charakter krasowo-szczelinowy, lecz nie posiada on na terenie Dębu zasobów użytkowych.
Przyroda i ochrona środowiska thumb|Skwer Augustyna Pająka widziany od strony ulicy Dębowej (2015)
W okresie przedindustrialnym w rejonie Dębu rozciągały się rozległe kompleksy leśne, zwłaszcza na północ i zachód od Dębu. Dominował tu drzewostan świerkowy, ale także występowały tu drzewa liściaste. Lasy te zamieszkiwały różne gatunki zwierząt, zwłaszcza sarny, jelenie, lisy i dziki. Pod względem roślinności potencjalnej, obszar Dębu w wyższych partiach porastałyby grądy subkontynentalne lipowo-dębowo-grabowe, natomiast w dolinie Rawy niżowe łęgi olszowe i jesionowo-olszowe siedlisk wodnogruntowych. W późniejszych latach na skutek industrializacji i urbanizacji dzielnicy udział terenów zielonych zmalał, lecz wciąż pozostaje dosyć duży. W zachodniej części Dąb graniczy z rozległym kompleksem parkowym – parkiem Śląskim.