L'ambiente naturale del Monumento di Sperlonga è essenzialmente di tipo mediterraneo ed è influenzato dalle peculiari caratteristiche della zona, quali, mitezza del clima, forte insolazione, azione delle onde marine.
Tra le specie vegetali che ricoprono il territorio, distinguiamo quelle di tipo arbustivo quali eriche, lentischi, mirti, ginestre, filliree, cisti ed una rigogliosissima popolazione di rosmarini. Tra gli alberi, da sottolineare, esemplari di carrubo, quercia da sughero e ginepro fenicio. Più numerosa la popolazione di pini di Aleppo che popolano anche impervi anfratti a strapiombo sul mare. Discorso a parte merita la rara palma nana di cui abbiamo un buon numero di esemplari sulle falesie costiere. Tra gli animali, l'avifauna offre spunti di notevole interesse, considerato che le coste rocciose offrono un valido punto di appoggio alle specie migratorie ed un tranquillo rifugio alle specie stanziali. Tra le prime abbiamo l'upupa, il martin pescatore, la poiana; tra le seconde, il falco pellegrino, il gheppio, gabbiani e cormorani. Tra gli animali di terra da ricordare esemplari di lepri selvatiche e rettili di vario genere.
Discorso a parte merita l'area marina protetta annessa al Monumento Naturale che abbraccia tutta la fascia costiera rocciosa del comune di Sperlonga, a sud del promontorio della Grotta di Tiberio. In superficie grotte, anfratti e falesie, offrono rifugio agli uccelli migratori, mentre, sott'acqua, proliferano numerose e variopinte specie ittiche quali cernie, orate, spigole, ricciole, tracine, saraghi, occhiate, salpe, triglie, marmore, muggini, donzelle, perchie, scorfani, sciarrani, tordi, polpi, murene, gamberi, granchi e ricci di mare.
La Macchia Mediterranea è l'associazione vegetale predominante del Monumento Naturale di Sperlonga e delle zone circostanti. Spiccano, quindi, eriche, lentischi ginestre, cisti, mirti ed un buon numero di ginepri fenici. Tra le piante ad alto fusto da ricordare il pino di aleppo, presente anche sulle falesie a picco sul mare, e, nella parte più interna dell'area protetta, esemplari di sughera, leccio e carrubo. Di particolare importanza la rara Palma Nana che conta diversi esemplari in vari tratti dei sentieri che si snodano nell'area.
La formazione geologica prevalente nel territorio del Monumento Naturale di Sperlonga è costituita dalle rocce carbonatiche, che hanno avuto origine nel periodo Giurassico ossia da 140 a 210 milioni di anni fa. Queste rocce sono in prevalenza calcari e calcari oolitici ed in misura minore calcari dolomitici e dolomie. Gli organismi monocellulari, le alghe e i molluschi che vivevano nel mare, fissavano il calcio contenuto nell'acqua; dopo la morte le parti dure degli organismi si accumulavano in fondo al mare, insieme al fango. La deposizione del materiale compensava lo sprofondamento della piattaforma; il processo ha dato quindi origine alla deposizione di migliaia di metri di strati carbonatici. Alla fine del Cretaceo, cioè 65 milioni di anni fa, è iniziato quel processo che i geologi chiamano orogenesi, che porta all'emersione, inizialmente come isole poi come catene montuose, dei sedimenti depositatisi in mare. Il motore di tutto ciò è lo scontro tra l'Africa e l'Eurasia. Lo scontro è causa di sollevamenti, compressioni e sovrapposizioni, pieghe e rotture degli strati rocciosi.
