Za Krajinski park Debeli rtič je značilna velika pestrost živalskih in rastlinskih vrst, kjer živijo tudi številne ogrožene vrste. Na gornjih robovih klifov so večinoma zastopani obmorski bori, ponekod hrasti, črni gabri in mali jeseni. Na položnejših brežinah klifov je zastopana brnistra, grmovnica, ki vzbuja pozornost s svojimi rumenimi cvetovi. Za sredozemskega vranjeka, ogroženo obrežno ptico, je Debeli rtič eno izmed najpomembnejših počivališč v Sloveniji. Plitvo in svetlo morje omogočata dobro razvitost algalne zarasti in podvodnih travnikov. Na morskem dnu so prisotni podvodni travniki kolenčaste cimodoceje in združbe alg s cistoziro. Za skalnato dno bibavičnega pasu so še posebej značilne ribe babice. Bogat podvodni svet je dom mnogim ogroženim vrstam med katerimi so zaščitene morske školjke-leščurji, dolgonosi morski konjički, kamene korale, školjke datljevke in številne druge. V parku so postavljene nove informativne table v slovenskem, italijanskem in angleškem jeziku, ki obiskovalcem pričarajo slikovitejše raziskovanje krajinskega parka.