Калифорнийский залив в Тихом океане имеет важное значение для экологии и биоразнообразия, в частности:

• Дом для богатой экосистемы. 3 В заливе обитает множество мигрирующих видов, в том числе горбатый кит, калифорнийский серый кит, косатка, скат мант, кальмар Гумбольдта и кожистая морская черепаха. 3 Здесь можно встретить таких животных, как, например, вакита, которая находится под угрозой исчезновения, и различные виды морских ежей. 3
• Место размножения и кормления рыб. 1 Воды залива служат основным местом размножения и кормления бесчисленных мигрирующих и постоянно обитающих видов рыб. 1
• Источник морских ресурсов. 1 На протяжении десятилетий залив был основным источником двух основных морских ресурсов Мексики: сардин и анчоусов. 1
• Место гнездования морских птиц. 1 Острова залива являются важными местами гнездования тысяч морских птиц. 1

Однако есть и проблемы, связанные с экологией залива: загрязнение воды, перелов и донное траление, которые уничтожают моллюсков и заросли взморника, служащие «пастбищем» для морских животных и рыб, а также для перелётных водоплавающих птиц. 1

Уникальность ландшафта, пейзажей, флоры и фауны Калифорнийского залива послужила поводом для внесения его в Список Всемирного наследия ЮНЕСКО. 5