Vườn Quốc gia (VQG) Côn Đảo có diện tích gần 6.000 ha trên cạn và 14.000 ha vùng nước. Mối liên hệ của rạn san hô, thảm cỏ biển và rừng ngập mặn đã tạo nên một môi trường thuận lợi cho sinh sản, ươm giống và bảo tồn các loài sinh vật biển. Vùng nước nông ven đảo cũng là nơi phân bố nhiều loài động vật quý như rùa biển, cá heo, bò biển (dugong)...
Sự đa dạng sinh học của vùng biển Côn Đảo có ý nghĩa quốc gia về bảo tồn thiên nhiên biển ở Việt Nam.
Là một vùng đảo tương đối xa bờ, hoạt động của con người chưa làm biến đổi lớn tính tự nhiên của các hệ sinh thái biển. Rạn san hô ở đây còn giữ được những đặc tính đặc trưng cho vùng biển. Các nghiên cứu cho thấy san hô có độ phủ trung bình là 42,6%. Trong số rạn san hô nghiên cứu, có đến 74,2% san hô đạt độ phủ cao, chỉ có 2,8% thuộc loại phủ thấp. Mật độ cá rạn san hô ở những điểm nghiên cứu đạt trung bình 400 con/m2. Đây là giá trị rất cao so với các vùng biển ven bờ khác ở Việt Nam.
Trên cơ sở nghiên cứu phân tích các dẫn liệu khoa học về tài nguyên biển, vùng biển thuộc VQG Côn Đảo được phân thành tám vùng chức năng khác nhau: Vùng bảo vệ nghiêm ngặt. Vùng bảo tồn nguồn lợi thủy sản. Vùng du lịch biển. Vùng phục hồi sinh vật quý hiếm. Vùng bảo tồn bò biển và thảm cỏ biển. Vùng bảo tồn rùa biển. Vùng khai thác hợp lý. Vùng neo tàu.
Vùng bảo vệ nghiêm ngặt là vùng biển nằm phía Bắc và Đông Bắc quần đảo, có diện tích 1.836ha. Vùng biển này có rạn san hô phân bố rộng, chiếm diện tích hầu hết vùng nước nông. Trong khu vực này, thành phần san hô khá đa dạng, một số nơi có san hô cứng đạt độ phủ cao. Khu vực này có rừng ngập mặn với diện tích lớn và còn khá nguyên vẹn. Trong vùng này, xuất hiện nhiều loài cá có giá trị kinh tế như cá mú, cá hồng, cá thu, Tôm hùm, các loại trai, ốc... Vùng bảo vệ nghiêm ngặt cũng là nơi có bãi đẻ của rùa, hang yến sào.
Có thể coi Côn Đảo như một cầu nối cho sự phát tán sinh vật từ trung tâm đa dạng của vùng biển Ấn Độ - Tây Thái Bình dương đến vùng biển ven bờ Việt Nam.
Chế độ dòng chảy Biển Đông với sự thay đổi hai mùa gió chính đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển ấu trùng sinh vật biển từ Côn Đảo đi về phía Bắc và phía Nam. Ngược lại, vùng biển này dễ dàng thu nhận nguồn phát tán từ các nơi khác. Do vậy, thành phần loài sinh vật biển ghi nhận ở đây tương đối đa dạng. Cho đến nay, đã phát hiện 285 loài san hô cứng, 202 loài cá, 153 loài thân mềm, 130 loài giun nhiều tơ, 110 loài giáp xác, 46 loài da gai. TS Võ Sĩ Tuấn, phó viện trưởng Viện Hải dương học Nha Trang cho biết: Côn Đảo được xếp vào vùng có độ đa dạng cao về giống loài của san hô tạo rạn. Thành phần thân mềm cũng được coi là đa dạng nhất khi so sánh với các quần đảo lớn khác ở Việt Nam.
Về đa dạng sinh thái, vùng nước nông Côn Đảo có cả rạn san hô, thảm cỏ biển và rừng ngập mặn. Trong đó, rạn san hô quần cư là khá phổ biến, có thể tìm thấy ở hầu hết vùng ven đảo. Loại rạn riềm điển hình chiếm đến 59%, chứng tỏ rạn san hô này có điều kiện phát triển trong một thời gian dài. Cỏ biển tuy không phân bố rộng nhưng tập trung trên diện tích tích lớn, khoảng trên 200ha. Đa dạng sinh thái tạo điều kiện cho sự phát triển của các loài sinh vật quý hiếm. Nghiên cứu về môi trường biển cho thấy chưa có sự ô nhiễm biển ở đây.
Hiện nay, Côn Đảo là vùng có nhiều rùa biển nhất ở Việt Nam, với hai loài thường gặp là đồi mồi và tráng đông. Có 17 bãi cát được ghi nhận là bãi đẻ của rùa, trong đó có đến bốn bãi được ghi nhận là có
1.000 rùa mẹ lên đẻ hàng năm. Côn Đảo cũng là nơi duy nhất ở Việt Nam còn tồn tại một quần thể bò biển (Dugong dugong) có cuộc sống không tách rời các thảm cỏ biển.
Đến nay, vẫn chưa có nghiên cứu về mối quan hệ giữa nguồn lợi ven biển và các hệ sinh thái nước nông Côn Đảo. Dù sao, cùng với sự tồn tại của rạn san hô, thảm cỏ biển, rừng ngập mặn và mối quan hệ sinh thái giữa chúng là môi trường thuận lợi cho sự sinh sản, ươm giống của nhiều nguồn lợi. Các nghiên cứu của Viện Hải dương học về trứng cá, cá bột ở VQG Côn Đảo cho thấy số lượng trứng cao hơn rất nhiều lần so với các vùng biển khác của Việt Nam.
