Αν και το τοπίο των Αστερουσίων μοιάζει γυμνό και άγονο, στην πραγματικότητα η περιοχή έχει υψηλή οικολογική αξία και γι’ αυτόν τον λόγο είναι ενταγμένη στο δίκτυο NATURA 2000. Εδώ ζουν οι τελευταίοι πληθυσμοί γυπαετού στην Ελλάδα, ένα μεγάλο πτωματοφάγο αρπακτικό που βρίσκεται υπό εξαφάνιση και προστατεύεται από κοινοτική οδηγία. Τα Αστερούσια είναι ένα από τα τελευταία καταφύγια του γυπαετού (GypaetusBarbatus) στην Κρήτη και την Ελλάδα γενικότερα.
Εκτός όμως από τον σπάνιο γυπαετό, συνολικά μέχρι σήμερα στα Αστερούσια έχουν καταγραφεί 192 είδη πτηνών, κάποια από τα οποία είναι μόνιμα, κάποια μεταναστευτικά. Ανάμεσα στα πτηνά των Αστερουσίων συγκαταλέγονται το όρνιο (Gyps fulvus) ο χρυσαετός (Aquila Chrysaetos), ο σπιζαετός, o πετρίτης, ο μαυροπετρίτης. Στα Αστερούσια όμως ζουν και ενδημικά είδη όπως το σαλιγκάρι Albinaria Terebra.
Όσο για τη χλωρίδα, το ξηροθερμικό κλίμα των Αστερουσίων, με τις ελάχιστες βροχοπτώσεις και τις υψηλές θερμοκρασίες, σε συνδυασμό με την ανθρώπινη δραστηριότητα (υπερβόσκηση) έχουν ως αποτέλεσμα την πλήρη επικράτηση των φρυγάνων. Ωστόσο υπάρχουν και εξαιρέσεις, όπως οι νότιες πλαγιές του Κόφινα που καλύπτονται με δάσος τραχείας πεύκης το οποίο φτάνει ως τη μονή Κουδουμά.
Οι λάτρεις των καταδύσεων θα έχουν επιπλέον την ευκαιρία να θαυμάσουν και το πλούσιο υποθαλάσσιο οικοσύστημα των Αστερουσίων, που περιλαμβάνει μεγάλα λιβάδια με ποσειδώνιες (PosidoniaOceanica) και άλλα είδη όπως κοράλλια, σφουγγάρια, ανεμώνες κ.ά.
