Với tổng diện tích 15.783 ha, trong đó diện tích rừng và đất rừng là 6.125 ha với hơn 40 hòn đảo lớn nhỏ và 9.650ha diện tích mặt nước biển, vụng áng, bãi triều ngập nước. Trong đó khu sinh thái đảo Ba Mùn, xã Minh Châu là vùng lõi của vườn quốc gia. Các loài động thực vật sinh sống trong vườn rừng và vùng biển tại khu vực Vườn Quốc gia Bái Tử Long rất phong phú, quý hiếm, có giá trị cao về bảo tồn nguồn gen.

Theo khảo sát Vườn Quốc gia có trên 178 loài thực vật thuỷ sinh 119 loài cá, 132 loài động vật không xương sống, 106 loài san hô trú ngụ, sinh trưởng tại vùng biển, bãi triều, vụng áng và hàng chục loài chim săn mồi đặc hữu như: diều hâu Miến Điện, chim ưng Nhật Bản, diều hâu đen, chích chòe lửa, bìm bịp lớn, đớp ruồi Hải Nam...

Cấu tạo địa chất của Vườn quốc gia Bái Tử Long bao gồm những đảo đất nằm xen kẽ với đảo đá như: Ba Mùn, Trà Ngọ Lớn, Trà Ngọ Nhỏ, Sậu Nam, Sậu Động, Đông Ma, Hòn Chính, Lò Hố, Máng Hà Nam, Máng Hà Bắc, Di To, Chầy Cháy, Đá Ẩy, Soi Nhụ, có những dãy núi đá vôi vây quanh những thung lũng rộng lớn tạo thành những thung áng tạo ra môi trường sống phong phú của nhiều loại động thực vật khác nhau.

Nổi bật là Thung áng Hang Dơi nằm ở khu vực Cái Lim, thuộc đảo Trà Ngọ Lớn, đây là khu rừng ngập mặn rộng khoảng 10ha, địa hình của thung áng Hang Dơi là không trực tiếp tiếp xúc với nước biển. Nước biển chảy qua những hang ngầm hay những khe hốc đá, cộng với nước ngọt chảy trên sườn núi xuống tạo ra sự đa dạng của các loài động thực vật. Ở đây có nhiều loài sinh sống như ếch, nhái, rắn, xen kẽ với những loài nước mặn như tôm, ngán, sam...

Nằm ở phía cuối rừng ngập mặn này là Hang Dơi, đây là nơi trú ngụ của hàng ngàn con dơi. Hiện tại Hang Dơi còn là nơi cư trú cho nhiều loài động vật như dái cá, cầy, cáo. Đặc biệt là loài khỉ xuất hiện khá nhiều, bao gồm giống khỉ ức trắng lông vàng sống tồn tại tự nhiên ở đây.

Đây còn là khu bảo tồn về cảnh quan thiên nhiên, bảo tồn văn hóa lịch sử với các di chỉ khảo cổ như hang Soi Nhụ nơi phát hiện sự tồn tại của người Việt cổ cách đây khoảng 14 nghìn năm với dấu tích một thương cảng Vân Đồn sầm uất trước đây.

Nằm trong quần thể Vườn quốc gia Bái Tử Long có xã Minh Châu, nơi sở hữu bãi biển tự nhiên cát trắng mịn dài khoảng 2 km được đánh giá là một trong những bãi biển đẹp nhất Vịnh Bắc Bộ. Phía trên bãi biển là khu rừng trâm nguyên sinh trải dài trên diện tích 14ha rất phù hợp với phát triển du lịch sinh thái.