Lượng phù sa màu mỡ của sông Hồng và biển đã tạo ra một khu đất ngập nước với nhiều loài động thực vật hoang dã và các loài chim di cư quý hiếm. Tại Vườn quốc gia Xuân Thủy hiện có 192 loài thuộc 145 chi của 60 họ, trong đó có gần 20 loài thích nghi với điều kiện ngập nước để cấu thành nên hệ thống rừng ngập mặn rộng hàng ngàn ha. Rừng ở đây góp phần cố định phù sa, tạo nên các bãi bồi mới, làm vườn ươm, cung cấp thức ăn cho các loài thủy sinh đồng thời đóng vai trò cân bằng sinh thái của khu vực.
Tháng 01/1989, Xuân Thủy là vùng đất ngập nước đầu tiên của Đông Nam Á tham gia Công ước quốc tế RAMSAR (Công ước bảo tồn các vùng đất ngập nước có tầm quan trọng quốc tế đặc biệt như là nơi cư trú của những loài chim nước – Ramsar, Iran, 1971).
