Vịnh Hạ Long - quần đảo Cát Bà được UNESCO công nhận Di sản thế giới, bởi nơi đây chứa đựng các khu vực có vẻ đẹp thiên nhiên bao gồm các đảo đá vôi có thảm thực vật che phủ và các đỉnh nhọn núi đá vôi nhô lên trên mặt biển cùng với các đặc điểm karst liên quan như các mái vòm và hang động.
Cảnh trí không bị tác động của các đảo có thảm thực vật che phủ, hồ nước mặn, đỉnh nhọn núi đá vôi với các vách dựng đứng nhô lên trên biển.
Với 1.133 hòn đảo đá vôi muôn hình, muôn vẻ (775 đảo đá vôi thuộc Vịnh Hạ Long và 358 đảo đá vôi thuộc Quần đảo Cá Bà) được bao phủ bởi thảm thực vật phong phú trên mặt nước lấp lánh màu ngọc bích, vịnh Hạ Long - quần đảo Cát Bà hiện lên như một bàn cờ bằng đá quý; nước non trùng điệp, thanh bình; những bãi cát trắng mịn, tinh khôi.
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.
Vịnh Hạ Long - quần đảo Cát Bà còn là nơi chứa đựng một môi trường sống của nhiều loài động, thực vật quý hiếm.
Sở hữu khu rừng trên biển lớn nhất Việt Nam với diện tích hơn 17.000 ha cùng các hệ sinh thái đa dạng, vịnh Hạ Long - quần đảo Cát Bà là điểm cư ngụ của 4.910 loài động thực vật trên cạn và dưới biển, trong số này có tới 198 loài thuộc Danh mục Đỏ IUCN, 51 loài đặc hữu.
Diện tích rừng nguyên sinh khoảng 1.045,2 ha trên đảo Cát Bà là một trong những nhân tố quan trọng làm nên giá trị sinh thái và đa dạng sinh học của di sản.
Đặc biệt, Voọc Cát Bà (Trachypithecus poliocephalus) là loài quý hiếm, nằm trong danh sách các loài động vật có nguy cơ tuyệt chủng cao nhất và được ghi vào Sách Đỏ thế giới. Đến nay, còn khoảng 60-70 cá thể phân bố duy nhất ở Cát Bà, không còn nơi nào khác trên thế giới xuất hiện loài này.