El parque fue creado para proteger la flora y la fauna terrestre, los arrecifes de coral y varios ecosistemas marinos. Es una de las áreas de mayor belleza escénica del país por sus playas de arena blanca, sus miles de cocoteros, su mar de color azul turquesa y su arrecife de coral.
El parque posee varios hábitats importantes como son el bosque pantanoso con especies de cativo, el sangregao y el fruta dorada; el bosque mixto no inundado con especies de guaitíl, el jorco y el cerillo; el manglar, con predominio del mangle colorado; y la vegetación litoral, con abundancia de cocoteros y papaturros.
El arrecife coralino ocupa una extensión de 600 hectáreas y se extiende en forma de abanico frente a Punta Cahuita, entre el río Perezoso y Puerto Vargas. Parte de la plataforma arrecifal se encuentra sumergida hasta unos 11 metros sobre el nivel del mar.
Según estudios realizados después del terremoto del 22 de abril de 1991, la plataforma arrecifal emergió aproximadamente 1 metro. Es el arrecife más desarrollado en la costa del caribe costarricense. El pez ángel reina es sin duda uno de los más bellos del arrecife. Sin embargo, existen otras especies muy atractivas como son el pez ángel francés, el isabelita y el pez loro azul. Otras especies que tienen su hábitat aquí son el pez barracuda, la rémora, la manta raya, 3 especies de tiburones, las morenas, los erizos, el pepino de mar que llega a medir hasta 30 cm de longitud, la langosta, la esponja, la tortuga verde y la tortuga carey. En el arrecife de Cahuita, se han identificado 35 especies de corales, 140 de moluscos, 44 de crustáceos, 128 de algas y 123 de peces.
Son comunes dentro de la fauna terrestre el mono congo, el mono carablanca, el perezoso, la nutria y el pizote, al igual que varias especies de aves de bosque pantanoso, como el ibis verde, el martín pescador verdirrojizo, la garza nocturna y el chocuaco.
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