Το ανατολικό τμήμα του νησιού του δήμου Αστιπάλαιας και το σύμπλεγμα των 12 γύρω νησίδων (Κουνούπι Οφιδούσα, Κουτσομύτι, Τιγάνι, Μονή, Φτενό, Χονδρόπουλος, Φωκιονίσια, Λιγνό, Χονδρή, Αγία Κυριακή και Ποντικούσα) εκτάσεως 476,5 Ηα είναι ενταγμένα στο δίκτυο NATURA 2000 με κωδικό GR4210009 και έχουν χαρακτηριστεί ως βιότοπος CORINE, ανάμεσα στους 39 της Περιφέρειας Νοτίου Αιγαίου.
Στην περιοχή του Λιβαδιού υπάρχει το Εθνικό Καταφύγιο Άγριας Ζωής (ΦΕΚ 1153/Β/2001). Ολόκληρο το νησί έχει χαρακτηριστεί ως Τοπίο Ιδιαίτερου Φυσικού Κάλλους (ΤΙΦΚ). Ολόκληρο το νησί μαζί με τα συμπλέγματα νησίδων ανήκουν στις «Σημαντικές Περιοχές για τα Πουλιά» (GR164 - Νήσος Αστυπάλαια και νησίδες, εμβαδού 37.117,37 εκτ.). Στην περιοχή υπάρχουν 2 υγροβιότοποι, 2 χλμ. δυτικά – βορειοδυτικά της Αστυπάλαιας ο Υγροβιότοπος: AST001 - Φράγμα Λιβαδιού και 8 χλμ. βορειοδυτικά της Αστυπάλαιας ο Υγροβιότοπος AST004 - Πάνορμος.
Το έδαφος είναι ως επί το πλείστον ορεινό και λοφώδες, με κύρια πετρώματα τον ασβεστόλιθο και τον φλύσχη. Οι ακτές της Αστυπάλαιας, είναι απότομες και πολυσχιδείς, σχηματίζοντας πλήθος κόλπων, όρμων και κολπίσκων.
Σε ό,τι αφορά τη χλωρίδα το νησί φιλοξενεί ενδημικά φυτά του Αιγαίου, όπως τα Anthemisscopulorum, Arenariaaegaea, Campanulalaciniata, Dianthuscinnammeus, Fibigialunarioides κ.α. καθώς επίσης και άλλα σπάνια είδη όπως τα Aristolochiaparviflora, Carummultiflorum, Convolvulusscamonia, Linumarboreum κ.ά. Η βλάστηση στο ανατολικό τμήμα της Αστυπάλαιας χαρακτηρίζεται από θαμνοκυπάρισσα, σχίνα και αραιά φρύγανα.
Στο δυτικό τμήμα κυριαρχούν τα φρυγανικά είδη (αφάνα, αστοιβή, γαλαζαστοιβή), ενώ στις κοίτες των χειμάρρων απαντώνται λυγαριές, πικροδάφνες και συκιές. Στους παραθαλάσσιους οικισμούς και κυρίως στα Λιβάδια, βόρεια των οποίων βρίσκεται το φράγμα της Αστυπάλαιας, υπάρχουν ελαιόδεντρα, συκιές, αλμυρίκια, αλλά και κωνοφόρα, καλαμιώνες και αμπέλια.
Στη θαλάσσια περιοχή εκτείνονται λιβάδια ποσειδωνίας, ενός υδρόβιου φανερόγαμου φυτού που δημιουργεί υποθαλάσσια λιβάδια τα οποία εμπλουτίζουν το νερό με οξυγόνο. Στις θαλάσσιες σπηλιές της Αστυπάλαιας και των γύρω νησιών ζει η μεσογειακή φώκια ενώ στη θαλάσσια περιοχή έχουν παρατηρηθεί το ρινοδέλφινο (Tursiopstruncatus), τo ζωνοδέλφινο (Stenella caeruleoalba), η πρασινοχελώνα (Cheloniamydas) και η θαλασσοχελώνα 4 {Caretta caretta). Η περιοχή ανήκει στην ευρύτερη περιοχή των «Σημαντικών Περιοχών για τα Θαλάσσια θηλαστικά Κεντρικού Αιγαίου» (Είδη Μεσογειακής Φώκιας).
Διάφορες ανθρώπινες δραστηριότητες και ενέργειες όπως οι φωτιές, η έντονη αλιεία, το κυνήγι, η συνεχής δόμηση καθώς και η βόσκηση, ασκούν πίεση στα οικοσυστήματα της περιοχής και επιπλέον, απειλούν τόσο τους χερσαίους όσο και τους θαλάσσιους οργανισμούς.
Ο δήμος Ανάφης διαθέτει τις παρακάτω περιοχές NATURA:
• Κωδικός περιοχής: GR4220002 - SCI A, Ονομασία: ΑΝΑΦΗ: ΧΕΡΣΟΝΗΣΟΣ ΚΑΛΑΜΟΣ – ΡΟΥΚΟΥΝΑΣ, Έκταση: 1122.29 εκτ.
• Κωδικός περιοχής: GR4220023 – SPA, Ονομασία: ΑΝΑΦΗ: ΑΝΑΤΟΛΙΚΟ ΚΑΙ ΒΟΡΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΚΑΙ ΓΥΡΩ ΝΗΣΙΔΕΣ, Έκταση: 9993.83 εκτ.