Về mặt tự nhiên, vùng biển Cô Tô là khu vực có mức độ đa dạng sinh học cao, nguồn lợi phong phú. Khu bảo tồn biển Cô Tô – Đảo Trần nằm trong danh mục 16 Khu bảo tồn biển của cả nước đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quy hoạch tổng thể bảo tồn đa dạng sinh học của cả nước đến năm 2020, định hướng đến năm 2030. Về tiềm năng cho phát triển du lịch, Cô Tô được quy hoạch trở thành khu du lịch sinh thái biển cao cấp của quốc gia…
Qua nghiên cứu, đánh giá của các nhà khoa học, vùng biển Cô Tô sở hữu những hệ sinh thái biển điển hình như rạn san hô, rừng ngập mặn và hệ sinh thái vùng triều rạn đá, gò đồi ngầm và bãi giống, bãi đẻ của nhiều loài thủy sản có giá trị.
Theo đó, nơi đây từng có những rạn san hô tại bãi Hồng Vàn, Bắc Vàn với diện tích lớn nhất vùng biển Đông Bắc Việt Nam, được đánh giá là đẹp nhất, vô cùng phong phú với những loài quý hiếm, nằm trong Sách Đỏ Việt Nam. Các rạn san hô nơi đây hiện giờ đã bị suy giảm nhiều nhưng theo khảo sát của các chuyên gia thời gian gần đây cho thấy sự phục hồi nhất định, có những tập đoàn san hô nhỏ phát triển tốt. Những dự án trồng phục hồi san hô cũng cho thấy kết quả tương đối khả quan. Trên rạn san hô, các nhà khoa học quan sát và quay lại được những đàn cá bơi lội trên rạn san hô với các nhóm cá thia, cá bàng chài, cá bướm… là các loài cá chỉ thị cho sức khoẻ của rạn san hô.
Theo khảo sát, quần đảo Cô Tô hiện nay có hơn 3.000ha rừng, trong đó chiếm hơn 70% là rừng tự nhiên. Đặc biệt, tại khu vực dưới đập Đồng Tiến (đảo Cô Tô lớn) phân bố đa dạng các loài cây ngập mặn với diện tích lên tới khoảng 80ha, được đánh giá là diện tích cây ngập mặn lớn bậc nhất trong cả nước còn giữ được cho đến nay.
Vùng biển Cô Tô cũng là một trong 8 ngư trường lớn của vịnh Bắc Bộ. Nơi đây có hầu hết các giống loài ở vịnh Bắc Bộ, với tổng số 163 loài và nhóm loài hải sản. Cùng với hàng trăm loài cá biển thì Cô Tô còn có 4 loài rùa biển, các loài thú biển mà phổ biến nhất là loài Cá heo không vây và Cá heo trắng Trung Quốc. Trong đó có 20 loài sinh vật biển quý, hiếm, có nguy cơ bị đe dọa tuyệt chủng nằm trong Sách Đỏ Việt Nam, Danh lục Đỏ của IUCN.
Vùng biển đảo Cô Tô nước trong, nhiều bãi cát đẹp, có các rạn san hô với khu hệ động, thực vật phong phú, muôn màu muôn vẻ, không khí trong lành nên có sức hút du lịch lớn. Cô Tô theo quy hoạch sẽ trở thành khu du lịch sinh thái biển cao cấp của quốc gia. Hiện nay, cơ cấu kinh tế địa phương cho thấy có sự chuyển dịch mạnh mẽ, theo hướng tăng dần tỷ trọng dịch vụ, du lịch, phát triển kinh tế biển xanh, bền vững. Việc bảo vệ môi trường vì vậy mà được Cô Tô chú trọng, triển khai quyết liệt trong thời gian qua. Đặc biệt với việc triển khai Đề án 175 xây dựng huyện đảo Cô Tô không rác thải nhựa đã được địa phương thực hiện với những kết quả đáng khích lệ.
Theo đó, từ ngày 1/9/2022, địa phương đã thí điểm triển khai theo hướng vận động, khuyến khích là chủ yếu. Đến tháng 9/2023 vừa qua, Cô Tô đã nhân rộng và thực hiện giai đoạn 2 của đề án này theo hướng bắt buộc. Cùng với việc triển khai tới du khách, huyện cũng yêu cầu 100% cơ quan, đơn vị, trường học, chợ, cơ sở kinh doanh dịch vụ, tàu vận chuyển khách, vận chuyển hàng hóa, đánh bắt hải sản… trên địa bàn không sử dụng túi nilon, đồ nhựa dùng một lần và các vật liệu có nguy cơ ô nhiễm môi trường biển.
Với sự vào cuộc đồng bộ, thông qua các hoạt động tuyên truyền nâng cao nhận thức của cộng đồng, công tác bảo vệ nguồn lợi thuỷ sản, chống đánh bắt tận diệt cũng cho thấy hiệu quả đáng kể. Gần đây, du khách được chứng kiến nhiều đàn cò trắng, đàn hải âu chao liệng trên bầu trời Cô Tô. Và các loài thú biển như cá voi, cá heo, rùa biển cũng xuất hiện thường xuyên hơn trên vùng biển này…
Qua tìm hiểu từ các chuyên gia được biết, cò trắng là loài sinh sống trên đảo còn hải âu là loài chim di cư. Các loài cá voi, cá heo cũng là những loài có phạm vi phân bố rộng, di chuyển xa, tuy nhiên chúng cũng là những loài thú biển ưa sống trong môi trường sạch sẽ. Vì vậy, vùng biển nào có sự xuất hiện của chúng là còn tương đối trong sạch. Cùng với đó là nguồn thức ăn của cá voi (ruốc, tép…) và cá heo (cá đù vùng cửa sông…) ở Cô Tô tương đối dồi dào đã thu hút chúng về kiếm ăn nhiều hơn.
