Vịnh Hạ Long hiện sở hữu hệ sinh thái phong phú với gần 3.000 loài động, thực vật trên cạn, dưới nước, bậc thấp, bậc cao cùng sinh sống trong 10 hệ sinh thái biển và rừng khác nhau. Trong đó có 507 loài thực vật trên cạn, 278 loài thực vật phù du, 141 loài động vật phù du, 110 loài san hô, 156 loài cá biển, 71 loài chim, 53 loài thú...
Bên cạnh đó, nhiều loài sinh vật sinh sống tại vịnh Hạ Long mang nguồn gen đặc hữu, quý hiếm, nguồn gen dược liệu hoặc có giá trị kinh tế cao. Hiện nay, các nhà khoa học đã xác định được 102 loài đang bị đe dọa ở các cấp độ khác nhau với 64 loài động vật và 38 loài thực vật.
Một số nhóm sinh vật có số lượng ít nhưng hầu hết đều mang nguồn gen đặc hữu của vịnh Hạ Long, tiêu biểu trong số đó là cá Niếc hang Hạ Long, cua hang Hạ Long, tôm Alpheoid, rết chân dài... và 17 loài thực vật đặc hữu đã được công bố.
Bên cạnh đó, một số nguồn gen khác lại là kho dược liệu tự nhiên, ước tính khoảng 357 loài cây cỏ và gần 100 động vật có thể làm thuốc được.
Một số nguồn gen có giá trị kinh tế cao, là đặc sản để làm thực phẩm, mỹ nghệ xuất khẩu như bào ngư, ốc đụn, ốc hương, ốc nhảy, sò, tu hài, tôm he, cua, hải sâm, trai ngọc, cá song...
Với sự đa dạng về hệ sinh thái, các nhà quản lý và chuyên gia cho rằng việc thành lập Khu bảo tồn biển Vịnh Hạ Long một cấp thiết và chiến lược. Đây không chỉ là một trong những giải pháp nhằm bảo tồn tính toàn vẹn của các yếu tố cấu thành nên giá trị của di sản, mà còn là giải pháp hiệu quả để phát huy các giá trị nổi bật của di sản vì sự phát triển bền vững.
Để thành lập Khu bảo tồn biển Vịnh Hạ Long cần dựa trên cơ sở pháp lý, mô hình quản lý, phương án khả thi, hiệu quả và phù hợp với điều kiện thực tế nhằm hài hòa giữa các mục tiêu quản lý, bảo tồn thiên nhiên và đa dạng sinh học với chiến lược phát triển kinh tế biển xanh.
Trước đó, tại Quyết định số 389/QĐ-TTg ngày 9/5/2024 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch bảo vệ và khai thác nguồn lợi thủy sản thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050, một phần trong vùng lõi của Di sản Vịnh Hạ Long được quy hoạch Khu bảo tồn biển cấp quốc gia.
