L'ambiente marino dell'Asinara si presenta estremamente ricco da un punto di vista biologico e fortemente diversificato nei due versanti più importanti. Quello occidentale è caratterizzato da ripidi pendii rocciosi con numerose frane ricche di anfratti, canaloni e spaccature, mentre quello orientale e composto prevalentemente da sabbie grossolane con ampi affioramenti rocciosi. Per quanto riguarda gli aspetti floro-faunistici la parte più superficiale del litorale è colonizzata prevalentemente da due specie ad elevato interesse naturalistico: l'alga rossa incrostante
(Lithophyllum lichenoides) e la patella gigante (Patella
ferruginea) sulle quali il Parco intende intervenire con opportune forme di valorizzazione. Più in profondità il popolamento biologico è condizionato dalla natura del substrato, le parti rocciose localizzate quasi esclusivamente nel versante occidentale presentano dei paesaggi vegetali dominati da estese praterie di alcune alghe brune come
Cystoseira, Sargassum, Dictyopteris e Dictyota. Oltre i 30 metri, è presente una comunità dominata da alcune
Feoficee come Phyllariopsis purpurascens, P. brevipes e
Cystoseira zosteroides, estremamente rara in Mediterraneo, e dopo i 70 metri un popolamento di
Laminaria rodriguezii, raro paleoendemismo del Mediterraneo e habitat ideale per numerose specie di profondità. I substrati sabbiosi sono localizzati quasi esclusivamente nel versante orientale, dove sono presenti estese praterie di
Posidonia oceanica che trovano l'ambiente ottimale per il loro sviluppo. In particolare a Rada della Reale è presente una formazione di oltre 15 kmq di estensione e con elevati valori di densità dei fasci fogliari. Per quanto riguarda infine
l'ittiofauna e la cetofauna, l'area dell'Isola Asinara è tra le più importanti del Mediterraneo con la presenza di popolazioni di cernie brune, corvine, saraghi, stenelle e
tursiopi. Per la sua importanza l'area è stata recentemente inclusa nella proposta di tutela biologica dell'ecosistema pelagico del Mediterraneo occidentale denominato "Santuario dei Cetacei".
