L'intérêt environnemental des fonds marins des Cinque Terre, et en particulier des environnements tels que Punta Mesco, a justifié la mise en place d'une Aire Marine Protégée en Décembre 1997 afin de préserver et de mieux gérer les ressources naturelles, sans interdire totalement les activités humaines.
La morphologie submergée de l'aire marine protégée est aussi variée que celle émergée. Les falaises continuent parfois pour des dizaines de mètres de profondeur, comme à Punta Mesco et, dans une moindre mesure à Capo Montenero. Dans d'autres cas, la roche se termine à quelques mètres de profondeur, où les zones sablonneuses commencent.
La partie la plus superficielle des falaises submergées présente les associations photofiles typiques de la Méditerranée occidentale. Dans les cas où les parois se poursuivent en profondeur, elles sont colonisées par des espèces sciaphiles jusqu'à atteindre le Coralligène. Il y a aussi quelques petites prairies de Posidonia oceanica.
Les zones les plus intéressantes sont celles de Punta Mesco et Capo Montenero, pour la richesse des formations biologiques, parmi lesquelles on trouve le Coralligène, les Grottes Semi-obscures, le Détritique Côtier. Les faciès à Paramuricea clavata et à Lophogorgia ceratophyta sont bien représentées, ainsi que celles à Parazoanthus axinellae. En face de la plage de Corniglia il y a des sables à amphioxus.
Les premiers mètres de la « zone intertidale » sont colonisés par la biocénose des algues photophiles, dans ses divers aspects qui diffèrent en fonction de la profondeur et de l'exposition, tandis que plus en profondeur, dans des conditions de lumière et hydrodynamisme réduites, la présence d'algues sciaphiles augmente progressivement.
Sur le côté est du Promontorio del Mesco il y a une prairie de Posidonia oceanica dans des conditions non optimales à cause des interventions anthropiques côtières.
Les fonds marins des Cinque Terre sont considérés parmi les plus variés et les plus riches en vie marine de la Ligurie. Même si la surface du fond marin se présente réduite, on peut y trouver de nombreuses espèces vivantes qui partagent l'espace vital, chacune d'elles représentée par un grand nombre d'individus.
Le fond marin rocheux, qui caractérise presque entièrement la zone protégée, à l'exclusion des plages de Monterosso et de Corniglia, facilite l'établissement de nombreuses espèces d'algues.
Aux différentes profondeurs il y a une grande présence de ces organismes qui, grâce à leur capacité à produire de la nourriture à partir de l'énergie solaire, composent la base de la chaîne alimentaire.