Vườn quốc gia Núi Chúa có tổng diện tích trên 31.257 ha, là nơi hội tụ cả 3 không gian rừng – biển – sa mạc. Theo thống kê, tại đây có 1.504 loài thực vật, trong đó có 54 loài quý hiếm thuộc Sách đỏ Việt Nam và Sách đỏ thế giới; hệ động vật có 345 loài, trong đó có 46 loài quý hiếm thuộc Sách đỏ Việt Nam và Sách đỏ thế giới. Bên cạnh đó, hệ động, thực vật biển cũng rất có giá trị với quần thể san hô rộng lớn dạng riềm điển hình với trên 350 loài, trong đó có 46 phân loài mới. Ngoài ra, còn có 147 loài cá, 115 loài thân mềm, 80 loài giáp xác, rong biển. Đặc biệt, Vườn quốc gia Núi Chúa là nơi hiếm hoi trên đất liền hiện còn rùa biển lên đẻ trứng.

Điểm đặc biệt nhất của Vườn quốc gia Núi Chúa là hệ sinh thái khô hạn đặc thù do mùa mưa ở khu vực này thường đến muộn hơn so với các vùng khác trong tỉnh và kết thúc cũng sớm hơn, bắt đầu khoảng tháng 9 – 10 và kết thúc khoảng tháng 12. Thêm vào đó, khu vực này không có suối lớn, chỉ có một số suối nhỏ, ngắn nên đến mùa khô gần như cạn kiệt. Theo các chỉ số nhiệt và mưa hàng tháng, Vườn quốc gia Núi Chúa có 9 tháng khô, 4 tháng hạn và 2 tháng kiệt, được các nhà khoa học đánh giá là khô hạn nhất ở Việt Nam hiện nay.

Vườn quốc gia Núi Chúa có tổng diện tích trên 31.257 ha, là nơi hội tụ cả 3 không gian rừng – biển – sa mạc.

Hệ sinh thái khô hạn này có diện tích khoảng 10.600 ha, chiếm 35% diện tích tự nhiên Vườn quốc gia Núi Chúa, phân bổ trên một vùng lớn liên tục dọc theo bờ biển thuộc phía Đông và Đông Nam của Vư­ờn quốc gia ở độ cao từ 50 đến 700 mét so với mực n­ước biển. Từ đó, hình thành hệ thực vật có khả năng chịu hạn với các đặc điểm như rụng lá về mùa khô, cây thấp lùn; lá nhỏ và dày, có răng cư­a, nhiều gai để giảm quá trình thoát hơi nước.

Điển hình của các loài cây chịu hạn là những cây có gai như xư­ơng rồng, trâm bầu, mùng quân ấn, lọ nồi ô rô, huyết giác, quyển bá xoắn. Vườn quốc gia Núi Chúa còn có cảnh quan rừng và vùng biển vẫn giữ được vẻ đẹp hoang sơ như Bình Tiên, Vĩnh Hy, Thái An…hay các thắng cảnh rừng như Hồ Treo, núi Đá Vách, suối Lồ Ồ, Hang Rái, suối Kiền Kiền, rất có tiềm năng để phát triển các loại hình du lịch sinh thái.

Nằm trong khu dự trữ sinh quyển thế giới Núi Chúa còn có Vịnh Vĩnh Hy, là một trong tám vịnh đẹp nhất Việt Nam được xếp hạng là danh lam thắng cảnh nổi tiếng. Ngày 7/1/2020, Bộ trưởng Văn hóa, Thể thao và Du lịch ban hành Quyết định số 44/QĐ-BVHTTDL về việc xếp hạng Di tích quốc gia danh lam thắng cảnh Vịnh Vĩnh Hy thuộc xã Vĩnh Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận.