Naravne znamenitosti
Celotna slovenska obala je, z izjemo obmorskih klifov, močno spremenjena. Morsko obrežje v Krajinskem parku Debeli rtič je med njenimi morfološko najbolj ohranjenimi deli. Z izjemo Zaliva sv. Jerneja, ki je plitev in muljevit, je za morsko obrežje parka značilna abrazijska terasa, nad katero se dviguje od 12 do 36 metrov visok flišni klif. Krušljive plasti flišnih kamnin, ki sestavljajo prepadne stene in se nadaljujejo tudi pod morsko gladino, so ohranjene v naravni obliki in izpostavljene eroziji, kar jim daje posebno geološko in geomorfološko vrednost.
Naravno morsko obrežje parka (foto: Jaka Ivančič)
Flišni klif
Zaliv Sv. Jerneja
Morje in morsko obrežje
Sredozemska kamena korala (foto: T. Makovec)Živalski svet
V bogatem podvodnem svetu Debelega rtiča živi blizu 700 živalskih vrst, od tega najmanj tretjina vseh vrst rib v slovenskem morju. Med ogroženimi in mednarodno varovanimi predstavniki morske favne so veliki leščur, dolgonosi morski konjiček, mali morski pajek, morski datelj in datljevka, konjska spužva, sredozemska kamena korala, glavata kareta in sredozemski vranjek. Biotska raznovrstnost v morju je odraz pestrosti habitatnih tipov, kot so podvodni travniki, algalne združbe, peščena obrežja, stalno prekrita s tanko plastjo morske vode in podvodni grebeni.
Rastlinski svet
Rastlinstvo, razvito na flišni matični podlagi v slovenski Istri, je vezano na submediteransko podnebje. Posebno rastišče znotraj Krajinskega parka Debeli rtič so flišne stene klifa v neposredni bližini morja. Na položnejših predelih klif preraščajo toploljubne grmovnice, predvsem brnistra in južna šmarna detelja. Ob njegovem zgornjem robu se vije obroba goste gozdne vegetacije, v kateri prevladujejo sajen obmorski bor in avtohtone drevesne vrste: hrast, črni gaber in mali jesen. Predvsem hrastovi gozdovi na flišu imajo pomembno varovalno vlogo, ker preprečujejo erozijo. Na slemenski ravnini rta je bil hrastov gozd večinoma izkrčen, nanj nas spominja le manjši, pol hektarja velik ohranjeni gozdiček, kot otoček sredi vinogradov. Poleg ostanka avtohtone vegetacije rta, ki ga predstavlja hrastov gozdiček, ima status naravne vrednote tudi park Zdravilišča Rdečega križa Slovenije.