Il parco, ubicato sul mare, è protetto dai freschi venti di terra da una catena di rilievi, i Monti di Campiglia e dai venti marini meridionali dal promontorio di Piombino e dall'Isola d'Elba.
Gode di un clima mite e piacevole.
Il caldo estivo è mitigato dalla brezze marine e in inverno, solo in casi eccezionali, il termometro scende al di sotto dei 5° centigradi, mentre in autunno e primavera raramente le escursioni termiche superano i 10° centigradi.
La piovosità è piuttosto scarsa e, tranne che per eventi particolari, non raggiunge il valore degli 800 mm annui. I mesi più piovosi sono ottobre-novembre e febbraio-marzo. Il vento che durante l'anno spira più frequentemente sul litorale è il greco-levante, un vento la cui velocità media supera di poco i 10 km orari. Il libeccio è un vento che soffia raramente, ma con maggior violenza superando spesso gli 80 km orari ed esercitando sulla costa una notevole azione demolitrice. Scarsa importanza rivestono gli altri venti ad eccezione della scirocco, solitamente foriero di pioggia.
Il clima del parco, in sostanza, può definirsi di tipo mediterraneo, temperato-caldo, con un inverno decisamente mite.

Morfologicamente si possono distinguere quattro ambienti: una fascia di arenile antedunale costituito da sabbia a granulometria varia, prevalentemente fine e chiara, lievemente degradante verso il mare, dove questa pendenza si mantiene dando origine, nelle prime decine di metri, a un fondale marino di scarsa profondità, ideale per la balneazione. A questa zona costiera si avvicenda, a monte, il primo cordone dunale, quindi proseguendo verso l’interno, si attraversa prima una fascia umida, residuo di laguna litoranea retrodunale, quindi un secondo cordone di dune.

La prima fascia dunale è caratterizzata, oltre che dalla vegetazione pioniera e consolidatrice del suolo (ammofileto e agropireto), anche da ginepreti con esemplari sia di ginepro coccolone che della meno diffusa sabina marittima. La fascia umida, bonificata molto tempo addietro dalla realizzazione di un fosso artificiale che non evita, comunque, saltuarie inondazioni, è colonizzata da giunchi, canna palustre e canna comune. La restante area è coperta prevalentemente da lembi residui di pineta costiera a pino domestico e marittimo, ormai quasi completamente sostituita da formazioni tipiche di macchia mediterranea a prevalenza di leccio e sughera con esemplari di roverella cresciute sotto la rada copertura dei pini, in fase senescente. Non è infrequente l’incontro con lo scoiattolo rosso e il moscardino; più elusivi il cinghiale, il coniglio selvatico, l’istrice, il tasso e la volpe. Tra i rami si possono scorgere la ghiandaia e il picchio verde.