Không chỉ nổi tiếng với sự hoang sơ và vô vàn thắng cảnh đẹp, hệ sinh thái biển ở đảo Lý Sơn được nhiều nhà khoa học đánh giá là đa đạng và phong phú gấp nhiều lần so với hàng loạt vùng biển tương tự ở tỉnh thành khác, kể cả đảo lân cận là Cù Lao Chàm, tỉnh Quảng Nam.
Theo đó không cần phải chèo thuyền ra xa để lặn và ngắm, vào những thời điểm biển lặng, đặc biệt là buổi trưa du khách đến bất kỳ rạn san hô, bãi rong nằm sát bờ quanh đảo Lý Sơn đều có thể ngắm cá và các loại sinh vật biển khác.
Dưới làn nước trong vắt, cá "hằng hà sa số" với đủ loại to, nhỏ mà nhiều nhất là cỡ bằng 3 ngón tay người lớn trở xuống mang sắc xanh, vàng, trắng... thong dong bơi lượn, tìm kiếm thức ăn quanh các rạn san hô. Có nơi cá nhiều như chen nhau bơi đến mức làm những ai nhìn thấy đều kinh ngạc thốt lên "thật không thể tưởng".
Chính vì vậy nên không có gì là lạ khi vùng biển ven bờ của Lý Sơn được nhiều du khách đến đây ví gọi là "Thiên đường của cá biển".