L’area è caratterizzata da scogliere calcaree mesozoiche, con rocce del Triassico e del Cretaceo nelle parti più alte. Il promontorio di Capo Caccia conserva antiche formazioni geologiche come valli sospese e versanti troncati, tipiche di un paesaggio carsico con scarso drenaggio superficiale. I fondali della baia di Porto Conte sono prevalentemente sabbiosi, interrotti da praterie di fanerogame marine. L’Ispettorato Ripartimentale delle Foreste ha introdotto nell’area un piccolo gruppo di daini e cavalli della Giara, e la zona è proposta come riserva naturale integrale. È uno dei siti più importanti del Mediterraneo per la nidificazione di specie come il grifone e la berta minore. Il substrato calcareo sostiene una vegetazione tipica, con garighe, macchie termoxerofile e ginestre endemiche mediterranee. Nelle scogliere prevale una vegetazione marittima specifica, mentre i rimboschimenti di pini sui calcari e sulle sabbie danno un notevole impatto paesaggistico.