تتميز مرسى علم ببيئة فريدة من نوعها لاحتوائها على العديد من الموارد البيئية النادرة سواء البرية أو البحرية منها, والتي لا توجد في مناطق أخرى مثل شرم الشيخ أو الغردقة. وتحتوي البيئة البحرية في مرسى علم على أنواع عديدة من الثدييات البحرية المهددة بالانقراض مثل الحيتان, والدرافيل, وعروسة البحر, والتي تتواجد في مناطق عديدة مثل شعاب صمداي وسطايح، اللذان يعتبران بمثابة بيت لتجمع الدرافيل الدوارة بشكل يومي خلال ساعات النهار، مما تعتبر مقصدا أساسيا للسائحين، لزيارة تلك المناطق والسباحة مع الدرافيل في بيئتها الطبيعية وليست في حمامات السباحة للعرض مثل مناطق أخرى. ويتم رصد العديد من مسارات هجرة الحيتان في منطقة محمية وادي الجمال – حماطة، في أوقات ثابتة من العام, وبذلك تعتبر مشاهدة الحيتان المنتشرة في مناطق مهمة في العالم نوع خاص وجديد من السياحة. ويتسع ساحل مرسى علم وجنوبها للعديد من أماكن تجمع عرائس البحر والتي تأتي على رأس القائمة الحمراء للكائنات المهددة بالانقراض في الاتحاد الدولي لصون الطبيعة, وذلك لعدم انتشار الغذاء الخاص بها من الحشائش البحرية والتي تم تدميرها في شمال البحر الأحمر، نتيجة لأعمال الحفر والردم من قبل القرى السياحية. كما تعتبر هذه الحشائش الغذاء الرئيسي للسلاحف الخضراء، التي تنتشر بكثرة في جنوب مرسى علم والتي يسعد بها السائحين عند مشاهدتها، سواء أثناء الغطس أو السباحة بالسنوركل, بالإضافة إلى مشاهدة أعشاش السلاحف على الشواطىء الرملية الساحلية أو بالجزر البحرية، التي تنتشر في جنوب مرسى علم في محمية وادي الجمال – حماطة. كما تعتبر مشاهدة فقس بيض السلاحف وخروج صغارها متجهة إلى البحر من أندر المشاهد التي تثير إعجاب السائحين بشكل يجعلهم يشعرون بتواجدهم في مكان فريد من نوعه. أما بالنسبة لمجتمعات الشعاب المرجانية، فتعتبر بكر لعدم تدميرها بالشكل الواقع حاليا في مناطق سياحية أخرى, بالإضافة إلى أن أنواع الشعاب المرجانية في جنوب مرسى علم، تتميز بكبر حجمها وكثرتها. وبالنسبة للجزر البحرية، فتتميز بتواجد العديد من أنواع الطيور النادرة مثل صقر الغروب، الذي يتواجد في جزيرة وادي الجمال، في أكبر تجمع في العالم, وبالتالي يتوفر نوع آخر من السياحة الجديدة وهي مشاهدة الطيور سواء في الجزر أو على الشواطىء أو داخل وديان الصحراء التي لا تقل أهمية بيئية عن البحر. يتواجد في وديان الصحراء خصوصا وادي الجمال العديد من الكائنات البرية النادرة والنسور والصقور وأنواع عديدة من الطيور التي تعتبر المحمية بمثابة مسار هجرة رئيسي سنويا، يمكن استخدامه لعمل العديد من مواقع رصد لمشاهدة الطيور, وهذه سياحة منتشرة عالميا. كما يتواجد داخل المحمية بعض المعابد والآثار الرومانية لتضيف بذلك نوعا جديدا من سياحة الآثار داخل الصحراء.