Proposta per la realizzazione di un parco marino fin dagli anni '70, l'area delle Secche della Meloria agli inizi degli anni '80 è stata inserita tra le venti aree di reperimento elencate nella legge 979/82 "Disposizioni per la difesa del mare", che prevedeva l'istituzione di Riserve Marine. Soltanto nei primi anni del nuovo millennio ha avuto inizio l'iter burocratico che ha portato al Decreto Ministero dell'Ambiente 21.10.2009 Istituzione dell'area marina protetta denominata "Secche della Meloria" La gestione è stata affidata all'Ente Parco Regionale Migliarino, San Rossore, Massaciuccoli.
L'Area Marina Protetta ha una superficie di 9.372 ettari sul mare ed è situata a 3 miglia della costa livornese, estendendosi fino a circa 12 Km al largo. È strutturata in 3 zone di tutela:
Zona A; riserva integrale: sono consentite esclusivamente le attività di ricerca scientifica autorizzata dall'Ente gestore.
Zona B; riserva generale: consentito l'accesso ai natanti con i requisiti di ecocompatibilità, la balneazione, le immersioni subacquee, la pescaturismo, la pesca artigianale e sportiva per i residenti.
Zona C; riserva parziale: consentita la navigazione di navi di linea con velocità non superiore ai 10 nodi, la pesca sportiva previa autorizzazione dell'Ente.
I fondali delle Secche delle Meloria sono costituiti da un mosaico di habitat diversi, quali praterie di fanerogame marine, formazioni rocciose, distese di sedimenti sabbiosi e concrezioni a coralligeno.
L'elemento predominante è costituito dalle vaste praterie di Posidonia oceanica, estese fino alla batimetrica dei 30 metri, che ospitano una biodiversità elevatissima e fanno da nursery a numerose specie di pesci di elevata importanza commerciale.
Molto caratteristici delle Secche sono i "catini", depressioni di forma circolare formatesi per erosione del fondale roccioso e diffusi fino a una profondità di circa 10 metri. Sia le pareti rocciose dei catini, colonizzate da alghe e animali sessili, sia il fondo, coperto da detrito biologico grossolano (gusci di molluschi, scheletri calcarei...) presentano comunità peculiari per ricchezza ed eterogeneità, con presenza anche di specie rare o uniche.
A una profondità più elevata, intorno ai 40 metri, è possibile trovare il coralligeno, un complesso di concrezioni calcaree secrete nel corso di secoli da organismi animali e vegetali poco amanti della luce. All'elevata eterogeneità strutturale del substrato, risultante in un labirinto di superfici, anfratti e canali, corrisponde una comunità biologica ampiamente diversificata, in grado di colonizzare ogni centimetro di spazio disponibile e di farsi strada anche all'interno della roccia scavando gallerie.
Teatro di battaglie e di numerosi naufragi, le acque delle Secche della Meloria contengono numerosi relitti, che rendono l'area un sito archeologico sottomarino di primaria importanza. Il nome "Meloria" infatti sembra derivi da alcune carte nautiche molto antiche, sulle quali le secche venivano segnalate come "Malora".
A seguito dei frequenti naufragi di imbarcazioni che si dirigevano verso il porto pisano, la Repubblica di Pisa nel 1157 decise di erigere una torre che segnalasse il pericolo delle Secche della Meloria.
Le acque dell'Area Marina Protetta sono state teatro della famosa Battaglia della Meloria del 1284, nella quale si scontrarono le Repubbliche marine di Genova e Pisa, dove la flotta pisana subì una sconfitta che segnò l'inizio del suo declino come potenza marinara.
Nel 1867 la Torre venne affiancata da un faro in metallo alto 20 metri, che aumentò notevolmente la visibilità di questo tratto di mare così insidioso.
Il 9 Novembre del 1971 avvenne, presso le Secche della Meloria, il più grave incidente aereo delle Forze Armate Italiane in tempo di pace. L'aereo "Gesso 4" della Royal Air Force si inabissò dopo pochi minuti dal decollo dall'aeroporto di Pisa San Giusto. Nell'incidente persero la vita 46 paracadutisti della Brigata Folgore di Livorno e i 6 membri dell'equipaggio inglese.
Nel corso dei secoli la Torre della Meloria è stata distrutta e ricostruita più volte, l'ultima opera di ristrutturazione risale al 1986 a opera della Provincia di Livorno.