El área de afectación presenta una alta heterogeneidad espacial y ecológica, la que se expresa a través de una gran diversidad de ambientes contenidos en su territorio, destacando una singular geomorfología costera de acantilados, lomas, llanos, quebradas, playas, dunas, islas, salinas y humedal costero, costas rocosas y paredones expuestos al oleaje del Morro Copiapó, playas de arena, islas con costas expuestas y protegidas al oleaje, fondos marinos rocosos y de arena, los que poseen distintas condiciones edáficas, topográficas y de altura, generando una sucesión de microclimas que a su vez condicionan distintas formaciones vegetacionales y hábitats para la fauna local. Esta alta heterogeneidad ecológica y espacial sustenta una alta diversidad de flora y fauna terrestre y marina, constituyendo un importante refugio y reservorio para su preservación.
Flora
Las comunidades submareales de fondos duros están dominadas por el alga parda Lessonia trabeculata, con la mayor cobertura y biomasa. Estas comunidades de algas son utilizadas como sustrato de desove y refugio de especies comerciales como el loco, el erizo y lapas. Las comunidades intermareales rocosas expuestas, están dominadas por el alga parda Lessonia nigrescens. Bajo el dosel de estas algas crustosas, habitan numerosas especies de invertebrados como moluscos gasterópodos, chitones, crustáceos y poliquetos.
El área terrestre afectada con alrededor de un 4 % de la superficie del extremo sur del Desierto Costero de Tal-Tal, contiene un subconjunto importante de la flora representativa de este ecosistema, con un 25 % del total de especies de flora allí existentes y un 62,5% de endemismo. Las especies dominantes con mayor superficie en las comunidades vegetales corresponden a Atriplex clivicola, Eulychnia breviflora, Heliotropium floridium, Encelia canescens, Cristaria aspera, Perityle emory y Tetragonia macrocarpa. También habitan en el área, importantes especies que aportan a la belleza escénica del lugar como Alstroemeria philippii (Lirio del campo), Nolana acuminata (Suspiro del campo), Solanum remyanum (Tomatillo), Calandrinia spp. (Pata de guanaco) y Leucocoryne appendiculata (Cebollín).
Fauna
En cuanto a la fauna bento-pelágica, se ha descrito para la zona un total de 18 especies de peces costeros entre los 0 y 20 m de profundidad. Las mayores abundancias de peces se encuentran en los alrededores de Isla Grande, y en los promontorios rocosos inmediatamente al sur de Punta Morro.
Los terrenos fiscales constituyen residencia de numerosas especies de vertebrados terrestres que comparten distintas categorías de conservación, tales como los reptiles Microlophus atacamensis (Corredor de Atacama) y Callopistes palluma (Iguana) que se consideran especies en estado de conservación vulnerable, Liolaemus platei (Lagartija de Plate), L. bisignatus (Lagartija de dos manchas) y Philodryas chamissonis (Culebra de cola larga) que son consideradas especies raras. Del ensamble total de aves que habita el área continental afectada, Theristicus melanopis (Bandurria) está descrita como especie en peligro de extinción, Larus modestus (Gaviota garuma) como vulnerable y Anas bahamensis (Pato gargantillo) como especie rara.
En el grupo de los mamíferos, Lama guanicoe (Guanaco) es una de las especies que enfrenta mayores problemas de conservación, siendo descrita como especie en peligro de extinción, Pseudalopex griseus (Zorro chilla), Pseudalopex culpaeus (Zorro culpeo) ambas especies insuficientemente conocidas y Thylamis elegans (Llaca) considerada especie rara. La Isla Grande y gran parte de los promontorios rocosos expuestos constituyen lugar de residencia de mamíferos como Lontra felina (Chungungo), especie en estado de conservación vulnerable y colonias de Otaria flavescens (Lobo marino común).
Además existen importantes colonias de aves endémicas de la corriente de Humboldt y que están consideradas en categoría vulnerable tales como Pelecanoides garnotii (Yunco), Spheniscus humboldti (Pingüino de Humboldt) y Oceanodroma tethys kelsalli (Golondrina de mar peruana). Complementan el ensamble de aves marinas del área afectada las especies residentes Phalacrocorax gaimardii (Lile) descrita como especie en categoría vulnerable y Sula variegata (Piquero) descrita como insuficientemente conocida.
Geomorfología
La geomorfología del área afectada destaca por su gran importancia científica, originalidad y valor escénico, debido a sus formas, colores y texturas, condicionando una alta heterogeneidad espacial e importancia ecológica, dada la diversidad de hábitat que allí se generan. Las terrazas marinas se caracterizan por afloramientos de losas calcáreas (Estratos de Caldera) y escollos fósiles aislados o en grupos que otorgan testimonios geomorfológicos y sedimentológicos de los procesos marinos y climáticos que ocurrieron en el pasado y que sirven para explicar la paleogeografía del área. Los diferentes grados de meteorización y descamación de las rocas, forman estructuras tipo taffoni y panal de abeja, generando un paisaje singular y laboratorio natural, para el estudio de la descomposición de las rocas cristalinas, otorgándole un valor científico adicional al área.
Paleontología
El área de afectación constituye una de las localidades paleontológicas más importantes a nivel nacional e internacional, debido a la cantidad y calidad de los ejemplares fósiles que allí existen. Esta área atesora un importante registro del patrimonio paleontológico nacional, albergando una gran riqueza fosilífera de fauna, existiendo a la vez un completo registro de la historia geológica y paleontológica de los últimos 20 millones de años, con más de 72 especies de mamíferos, aves, reptiles y peces, constituyendo el yacimiento de vertebrados marinos fósiles más importante de Chile y Sudamérica.
Arqueología
El área contiene evidencias arqueológicas que atestiguan la presencia de grupos humanos prehispánicos y/o de la época de contacto, presumiblemente de la denominación Changos. Los restos arqueológicos tales como estructuras de piedra para uso habitacional, pircas, herramientas y artefactos, como puñales de piedra o restos de vasijas, puntas de arpón de hueso y anzuelos de concha, son frecuentes de observar y encontrar, lo que muestra el gran potencial existente para el desarrollo de investigación y conservación del patrimonio arqueológico de Atacama.