Cát Bà được UNESCO công nhận là Khu dự trữ sinh quyển thế giới ngày 2/12/2004, có đầy đủ rừng nhiệt đới trên đảo đá vôi, rừng ngập mặn, các rạn san hô, thảm rong - cỏ biển, hệ thống hang động, tùng áng đặc thù.
Đặc biệt, trong số 60 loài động thực vật ở Cát Bà được liệt vào Sách đỏ Việt Nam, voọc đầu trắng là loài linh trưởng chỉ còn vài chục con trên thế giới, duy nhất còn sót lại trên đảo Cát Bà, đã được Tổ chức Bảo tồn thế giới IUCN liệt vào danh sách một trong hai loài linh trưởng có mức độ nguy cấp nhất thế giới.