Vịnh Hạ Long được UNESCO hai lần công nhận là Di sản Thiên nhiên Thế giới vào năm 1994 và năm 2000 theo tiêu chí (vii) và tiêu chí (viii). Năm 2013, hồ sơ đề cử Quần đảo Cát Bà là Di sản thiên nhiên thế giới theo tiêu chí đa dạng sinh học và hệ sinh thái (tiêu chí ix và x) được gửi tới Trung tâm Di sản Thế giới.

Sau quá trình thẩm định, IUCN đã dự thảo Quyết định số WHC-14/38.COM/INF.8B để Ủy ban Di sản Thế giới thông qua tại Kỳ họp lần thứ 38 ở Qatar năm 2014, trong đó khuyến nghị: “Quốc gia thành viên xem xét khả năng đề xuất nối dài với Vịnh Hạ Long, theo các tiêu chí (vii) và (viii) và có thể là tiêu chí (x), để gộp cả Quần đảo Cát Bà”. Kể từ đó tới nay, việc triển khai các hoạt động bảo tồn, nghiên cứu lập hồ sơ đề cử di sản thế giới Vịnh Hạ Long - Quần đảo Cát Bà được tiếp tục đẩy mạnh.

Vịnh Hạ Long - Quần đảo Cát Bà được xem là bảo tàng địa chất, chứa đựng những di sản với giá trị nổi bật toàn cầu, nơi chứng kiến những thay đổi đặc trưng trong lịch sử phát triển của Trái đất. Vùng biển Hạ Long - Cát Bà gồm nhiều hệ tầng trầm tích lục nguyên và cacbonat, có tuổi từ nguyên đại Cổ sinh đến Tân sinh.

Nhiều hệ tầng trầm tích ở khu vực này chứa đựng các vết tích cổ sinh vật dưới các dạng hóa thạch khác nhau, trong đó có những nhóm ngành động, thực vật đã tuyệt diệt hoặc gần như tuyệt diệt trên trái đất. Sự hiện diện của rừng nguyên sinh, vịnh và những hòn đảo trên vịnh là những minh chứng độc đáo về quá trình vận động, phát triển liên tục của dạng địa hình karst, hệ fengcong (cụm đỉnh chóp nón) và fenglin (các đặc điểm tháp bị cô lập) hình thành qua hàng triệu năm trong điều kiện nhiệt đới, ẩm, diễn tiến lớn từ các dãy núi cao xuống đến biển, nơi địa hình karst cuối cùng đạt tới mực xâm thực cơ bản.

Với sự giao thoa của núi rừng và biển đảo, Vịnh Hạ Long - Quần đảo Cát Bà là một khu vực tiêu biểu, có mức độ đa dạng cao của Châu Á khi sở hữu 7 hệ sinh thái biển - đảo, nhiệt đới, cận nhiệt đới liền kề, kế tiếp nhau phát triển bao gồm: hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới nguyên sinh; hệ sinh thái hang động; hệ sinh thái rừng ngập mặn; hệ sinh thái bãi triều; hệ sinh thái rạn san hô; hệ sinh thái đáy mềm; hệ sinh thái hồ nước mặn. Các hệ sinh thái này đại diện cho các quá trình sinh thái và sinh học vẫn đang tiến hóa và phát triển, thể hiện qua sự đa dạng của các quần xã động thực vật.

Vịnh Hạ Long - Quần đảo Cát Bà được UNESCO công nhận tại Kỳ họp lần thứ 45 của Ủy ban Di sản Thế giới (tháng 9 năm 2023), trở thành Di sản Thế giới liên tỉnh, thành phố đầu tiên ở Việt Nam, là bài học kinh nghiệm hữu ích trong việc kết hợp quản lý, bảo vệ và phát huy giá trị Di sản thế giới nói riêng, di tích lịch sử - văn hóa, danh lam thắng cảnh nói chung ở Việt Nam trong những năm tiếp theo.