As águas ao redor do arquipélago são um verdadeiro aquário natural. São cerca de 230 espécies de peixes, 15 de corais e 5 de tubarões. As aves migratórias também aparecem em grande quantidade, fazendo das ilhas seu ponto de repouso e alimentação. Entre as espécies destaca-se o sebito, que só pode ser encontrado por lá.
Muitas outras espécies marinhas que são atraídas pela situação geográfica e pelo ecossistema do arquipélago. O golfinho rotador é uma delas, sendo encontrado somente no Pacífico Sul e em Noronha. Quelônios marinhos como a tartaruga-verde também procuram a área, e as areias das praias para fazer seus ninhos.
Além disso, alguns projetos de pesquisa vêm sendo desenvolvidos, tais como um levantamento das espécies de aves marinhas terrestres e migratórias; estudo sobre comportamento e reprodução do Golfinho Rotador; ecologia e reprodução dos crustáceos de todo o litoral; pesquisa sobre tubarões e o Projeto Tamar (tartarugas marinhas).
