La zone naturelle marine protégée des Cinque Terre, surplombant les cinq villages, est fermée entre l'ouest et l'est par le promontoire de Punta Mesco et Capo di Montenero. Créé en 1997, il comprend quatre municipalités, Riomaggiore, Vernazza, Monterosso al Mare et Levanto.

L'aire marine protégée a pour but de préserver la biodiversité et les habitats marins des cinq villages. La côte des Cinque Terre est caractérisée par des parois rocheuses, des roches sèches et isolées, peuplées d'innombrables gorgones et de Posidonia oceanica, une plante qui forme des prairies denses, lieu de refuge et de reproduction pour de nombreux organismes. Le fond marin se dégrade rapidement et est rocheux près de la côte et sablonneux à plus grande profondeur. Parmi les gorgones se trouve l'Eunicella verrucosa, une gorgone blanche rare en Méditerranée et répandue dans l'océan Atlantique. Les fonds rocheux escarpés de Punto Mesco et Capo Montenegro sont également riches en coraux, dont le très rare corail noir.

Les Cinque Terre abritent également des baleines et des dauphins et ses eaux sont incluses dans le Sanctuaire des Cétacés, une aire protégée internationale née en 1999.

Le Parc National des Cinque Terre comprend le tronçon côtier qui va de Tramonti à l'est à la municipalité de Monterosso à l'ouest. Son but est protéger et sauvegarder le territoire des Cinque Terre, profondément modifié par le dur labeur de l'homme, où l'ancienne végétation naturelle a été remplacée par des terrasses denses plantées de vignes, soutenues par un réseau de murs en pierre sèche d'environ 6.729 kilomètres.

Le plus menace sérieuse des Cinque Terre est l'abandon dont ils font l'objet, dû à l'émigration et à la pourriture des vignes. Le Parc National entend récupérer et préserver cet exemple d'architecture locale par le maintien de la viticulture, seule activité humaine qui peut préserver ce paysage.

Le paysage est composé de roches d'origines et d'âges différents, marqués par une absence de plans plats et une côte haute et déchiquetée, à peine gravée de criques et de promontoires. Les montagnes abritent la côte des vents du nord, tandis que les courants chauds et humides venant de la mer remontent les contreforts provoquant la condensation de la vapeur d'eau qui provoque des brouillards sur la crête et des précipitations à haute altitude.

La végétation est très variée. Les bois de chênes verts d'origine ont été partiellement remplacés par des bandes cultivées ou d'autres plantes telles que le pin maritime, le pin d'Alep, le liège et le châtaignier. Le long de la côte, la criste marine et le dauco marin poussent à côté de la câpre, tandis qu'en milieu rural se distinguent la cineraria marine et la rue. Parmi les rochers, il est facile de remarquer l'euphorbe des arbres. Dans toute la zone, il y a des arbustes fréquents tels que le romarin, le thym, l'hélichryse et la lavande et vous pouvez également admirer l'arbousier, le lentisque, le genêt épineux, le myrte, le térébinthe et le genévrier rouge, l'asperge, la salsepareille, le flamboyant et la garance.

Du point de vue faunique, le parc abrite diverses espèces. Parmi les mammifères, on trouve le loir, la taupe, la belette, la fouine, le renard, le blaireau et le sanglier. Parmi les oiseaux, le goéland argenté, le faucon pèlerin et le corbeau se distinguent. Dans les zones boisées, on rencontre des reptiles tels que le lézard des murailles, le lézard vert, la couleuvre obscure, la couleuvre d'Esculape et la vipère tandis qu'à proximité des ruisseaux vivent des grenouilles et des salamandres.