Site spectaculaire, les falaises du cap Gris-Nez sont le seul exemple en Europe de falaises à soubassement de marnes Kimmeridgiennes sur lesquels se trouvent sables et lentilles de grès du Portlandien.
Ces particularités géologiques expliquent la variété et l'originalité de la flore de ce site, où l'on passe d'une étendue de pelouse à des marais, des prairies ou des dunes. Au pied des falaises, se trouve la flore algologique la plus riche du littoral de la région.
Le site se distingue particulièrement par sa faune.
Reconnu comme l'un des plus beaux sites ornithologiques, le Gris-Nez est un lieu d'observation remarquable, surplombant de plusieurs dizaines de mètres la mer. Cette situation d'observation particulière offre une vision intéressante des oiseaux marins et migrateurs aux abords des falaises.
D'août à novembre, on peut observer les balbuzads pêcheur, les bondrées apivore, les cormorans huppé, les océanites culblanc ou les fulmars boréal qui migrent pour venir nicher dans les aspérités de la façade rocheuse.
La migration de certains rapaces donne d'autant plus de valeur au lieu car on peut aussi admirer des buses pattue, des pygargues à queue blanche, des pipits de Richard et des bruants lapon.