L'Arcipelago Toscano possiede un patrimonio naturalistico unico al mondo. Per questo motivo è stato istituito nel 1996 il Parco Nazionale omonimo, la cui principale finalità è appunto la conservazione di tale patrimonio. La validità delle azioni di conservazione naturalistica realizzate negli anni dal Parco è stata riconosciuta nel 2021 con l'inserimento nella prestigiosa Green List redatta dalla IUCN (Unione internazionale per la conservazione della natura). Per proteggere gli ecosistemi in modo efficace è importante conoscerli in maniera approfondita. Il Parco, fin dalla sua istituzione, ha promosso ricerche sul popolamento animale e la vegetazione che caratterizzano i diversi habitat e monitoraggi per comprendere la loro evoluzione nel tempo. Una parte di questi studi sono stati utilizzati per la realizzazione di alcune pubblicazioni finalizzate alla divulgazione di informazioni specifiche, in genere conosciute solamente dagli esperti di settore.
Le isole sono caratterizzate dalla presenza di numerosi endemismi. Interessanti sono le presenze del venturone, del sordone, della raganella tirrenica, del discoglosso sardo e del geco tirrenico o tarantolino. I mammiferi terrestri sono quelli tipici dell'ambiente mediterraneo con la rilevante presenza della martora; diffusa e visibile è anche la presenza del coniglio selvatico. Estinto sin dall'inizio dell'Ottocento il cinghiale maremmano, è stato introdotto una trentina di anni fa il cinghiale centroeuropeo, questa specie si è riprodotta a dismisura all'Elba divenendo un problema per la tutela degli endemismi floristici e la salvaguardia delle colture agricole.
L'Arcipelago è un punto di sosta e di nidificazione per molti uccelli migratori. Presenti colonie di berte e gabbiani tra cui il raro gabbiano corso che è stato scelto quale simbolo del parco.
I fattori principali che influenzano la vegetazione dell'Arcipelago Toscano sono il clima di tipo mediterraneo e l'insularità. Dominano le piante sempreverdi, che possiedono foglie coriacee, protette da un'epidermide robusta e praticamente impermeabile; oppure piante con foglie ridottissime, talora trasformate in spine, o del tutto mancanti, come nel caso delle ginestre. Delle grandi foreste di leccio oggi sopravvivono solo pochi boschi cedui; la complessità orografica ed altitudinale dell'isola d'Elba ha favorito la presenza di boschi di castagno; sui rilievi è da segnalare la presenza del tasso e del carpino nero. Oggi la formazione vegetale più diffusa nel parco è la profumatissima macchia mediterranea, tra le cui molteplici specie ricordiamo: il corbezzolo, l'alaterno, il lentisco, il ginepro fenicio, il mirto, le eriche, il rosmarino, la lavanda, le splendide ginestre e i coloratissimi cisti.
Da ricordare inoltre la linaria di Capraia e il giglio di mare.
Le isole dell'Arcipelago toscano sono costituite da vari tipi di rocce: magmatiche, sia intrusive (graniti, porfidi granitici e filoni aplitici) che effusive (basalti e rioliti), sedimentarie (calcari, arenarie ecc.), metamorfiche (filladi, gneiss, marmi ecc.) oltre ai famosi ammassi di minerali ferriferi della zona orientale dell'isola d'Elba. Queste rocce mostrano aspetti particolari che le ricollegano alle loro svariate e lontane zone di origine, dandoci la prova tangibile dei movimenti ed accavallamenti che hanno permesso la nascita dell'Arcipelago toscano.
Si definiscono endemismi le specie animali o vegetali presenti in un territorio circoscritto. La grandezza di questo territorio non è compresa in un intervallo con un massimo ed un minimo predefiniti, e l'area compresa può andare da quella di un'intera nazione ad una regione più ristretta, fino ad un territorio molto limitato, addirittura di pochissimi centinaia di metri quadrati, quando si parla di endemismi cosiddetti "puntiformi".
Le specie aliene sono quelle specie animali o vegetali trasportate dall'uomo in modo volontario o accidentale al di fuori della loro area d'origine. Alcune di esse si insediano con successo e si diffondono in maniera rapida causando gravi danni alle specie e agli ecosistemi originari di quel luogo, spesso accompagnati da ricadute economiche e problemi sanitari.