Ventotene e Santo Stefano sono due isole che fanno parte dell'Arcipelago pontino, che comprende anche Ponza, Palmarola e Zannone. Situata a metà della rotta tra Ponza e Ischia, Ventotene ha una forma allungata in direzione nordovest-sudest, con una lunghezza massima di 2900 m e una larghezza massima di 900 m. Presenta in generale coste ripide e ha un periplo di 5 miglia marine, vale a dire meno di 10 chilometri. Ad un miglio ad est (circa 1,5 chilometri), separato da un braccio di mare con profondità tra i 7 e i 20 m, si trova l'isolotto di S. Stefano, famoso per l'antico carcere attivo fino al 1965 e fatto erigere da Ferdinando IV di Borbone nel 1795. La piccola Santo Stefano conta circa 500 metri di diametro per un'estensione di 27 ettari.
Relativamente lontane dalla costa, di piccole dimensioni e con una varietà ambientale sicuramente ridotta, Ventotene e Santo Stefano possono vantare un popolamento faunistico di un certo interesse principalmente tra gli uccelli, per alcuni dei quali rappresentano una tappa importantissima durante il faticoso volo di migrazione. Tra le specie che si riproducono sulle isole si segnalano innanzitutto quelle che frequentano gli ambienti di scogliera, qui ben rappresentati. Sia la berta maggiore che la berta minore nidificano con una popolazione complessiva di alcune centinaia di individui. Ancora più nutrita la colonia di gabbiani reali, distribuita lungo l'intero perimetro di Ventotene e più concentrata sulle falesie di Santo Stefano. Frequentano le falesie delle isole per riprodursi anche ben sei coppie di falco pellegrino, che caccia gli uccelli migratori con regolarità sfruttando la sua grande abilità nel volo. Altro rapace presente è il più comune gheppio, specializzato invece nella predazione di piccoli mammiferi, lucertole e grossi insetti che popolano le isole. Piccoli passeriformi che frequentano la macchia mediterranea sono l'occhiocotto e la sterpazzolina. Gli ambienti più antropizzati offrono invece cibo e rifugio a specie quali il passero d'Italia e la passera mattugia, il barbagianni, la civetta, l'assiolo, il cardellino.
Quanto alle specie migratorie, Ventotene è da anni un osservatorio privilegiato in quanto ospita campagne di inanellamento scientifico organizzate dall'Infs-Istituto nazionale fauna selvatica, oggi Ispra-Istituto superiore protezione e ricerca ambientale. Frutto di questa attività è anche la istituzione di un Museo della Migrazione e Osservatorio Ornitologico a Ventotene, in collaborazione con il Comune ed il Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare. Le stagioni interessate dal fenomeno delle migrazioni sono la primavera e l'autunno. Nel periodo tra metà aprile e metà maggio, le catture effettuate nell'area di Punta dell'Arco mediante transetti fissi di reti producono mediamente oltre 9.000 uccelli inanellati, con oltre 70 specie rilevate. Tra le specie più significative sono la balia nera, il beccafico, la quaglia, il rigogolo.
Tra i rettili, sia Ventotene che Santo Stefano ospitano popolazioni di lucertola in passato elevate al rango di sottospecie. Tra i mammiferi sono presenti solo alcuni piccoli roditori e chirotteri.
La vegetazione è costituita da lembi di macchia mediterranea, cioè la tipica associazione di arbusti sempreverdi che caratterizza molte aree mediterranee che nel corso dei secoli sono state profondamente alterate dalle attività umane. Manca ogni traccia di vegetazione arborea, a parte gli esemplari introdotti dall'uomo presso l'abitato. Fortemente limitata dalle scarse precipitazioni e dall'assenza di sorgenti, la flora è quella tipica delle aree a clima asciutto e semi-arido, annoverando alcuni interessanti endemismi tra cui il fiordaliso delle scogliere, il limonio dell'arcipelago pontino, il limonio toscano. Numerose le specie rare, come la palma nana.
Ventotene e Santo Stefano rappresentano la parte sommitale di un antico vulcano, che si stima raggiungesse un'altezza di circa 1000 metri e un diametro di una ventina di chilometri. Dal punto di vista vulcanologico le due isole appartengono alla cosiddetta provincia campana, assieme al vulcano di Roccamonfina, ai Campi Flegrei, a Ischia e al Vesuvio. Ventotene rappresenta probabilmente il residuo di uno strato-vulcano; nella porzione conservata si distinguono una zona inferiore con livelli piroclastici e lave trachi-basaltiche datate 1,7 milioni di anni, una zona intermedia formata tutta da tufo e una zona superiore con depositi tufitici. Nell'isola di Santo Stefano, invece, le vulcaniti più antiche sono lave risalenti a 1,2 milioni di anni fa.
