Le due zone protette sono strettamente connesse tra loro e hanno lo scopo di garantire la tutela di diversi ecosistemi; la prima a nascere è stata l’Area Naturale Marina, nel 1997, mentre la Riserva Naturale è stata istituita due anni dopo. Dal punto di vista geologico la formazione delle due isole risale a circa cento milioni di anni fa ed è di natura vulcanica: S. Stefano ha infatti una composizione in gran parte basaltica, mentre Ventotene è principalmente tufacea e queste caratteristiche sono ben visibili dal mare, lungo le loro suggestive coste.

La flora e la fauna sono le stesse su entrambe le isole e nelle acque circostanti; tra le 488 specie vegetali presenti le più interessanti sono: il finocchio marino, la borragine, il limonio, la ginestra, l’agave, la violacciocca selvatica, la ferula, il fico d’india, la carota selvatica, i cardi selvatici e il gelso nero. Sui pendii più scoscesi, dove non è stato possibile coltivare, crescono inoltre il leccio, il mirto, il ginepro, la palma nana, il caprifoglio, il lentisco e il rosmarino. L’avifauna rappresenta per Ventotene e S. Stefano una ricchezza notevole, essendo composta da un numero veramente elevato di specie, per lo più migratorie, le quali trovano rifugio sulle isole lungo le proprie rotte: gheppi, gabbiani, colombacci, molti passeriformi e rapaci anche rari popolano lungo tutto l’arco dell’anno questa bella zona; tra le rocce vivono invece le lucertole campestri ed il biacco, unico loro predatore e serpente non velenoso delle due isole. Un discorso a parte deve essere fatto per la fauna marina, ricchissima e molto interessante: la Riserva protegge infatti specie che vanno dai più comuni molluschi, celenterati e piccoli crostacei, fino ai cetacei, fra cui è possibile avvistare non solo un gruppo di bellissimi delfini tursiopi praticamente stanziali, ma addirittura capodogli e balenottere che nuotano spesso in prossimità delle isole; nelle stesse acque prosperano poi scorfani, rombi, cernie, triglie, totani, murene, polpi, dentici, seppie, stelle di mare, ricci e oloturie.