Na severnem delu parka se razprostirajo mokrišča s submediteransko vegetacijo in slanoljubnimi rastlinami, osrednji del zaščitenega območja pa zaznamujejo rodovitna slemena s pogledi na morsko obrežje, vinogradi in oljčniki.
Izjemno bogat je tudi podvodni svet Krajinskega parka Debeli rtič. Biotsko pestrost omogoča preplet habitatnih tipov trdnega in muljevitega dna z algalno zarastjo ter morskimi travniki kolenčaste cimodoceje. Ti predstavljajo pomemben življenjski prostor za številne morske nevretenčarje in ribe, mladicam pa nudijo zavetje in prostor za prehranjevanje v obdobju odraščanja.
Na območju parka najdemo številne redke in ogrožene vrste morske favne in flore ter kar tretjino vseh morskih živalskih vrst slovenskega morja.
Morski travniki imajo pomembno vlogo tudi pri blaženju podnebnih sprememb, saj delujejo kot ponor ogljika in prispevajo k ohranjanju zdravega morskega ekosistema.
