Sobre un gran estuario la acción del mar, el viento y los sedimentos fluviales depositados durante siglos han dibujado un mosaico de paisajes entre playas, planicies fangosas y marismas que constituyen la Bahía de Cádiz.
En las últimas décadas la elevada población concentrada en su entorno ha modificado enormemente su aspecto original, desapareciendo para siempre gran parte de sus marismas naturales. También son escasas las salinas que aún funcionan desde que este recurso comenzara a ser explotado por los primitivos habitantes de la Bahía hace miles de años.
Declarado Parque Natural en 1989, sus aproximadamente 10.522 Ha. de superficie comprenden terrenos pertenecientes a los términos municipales de San Fernando, Chiclana de la Frontera, Puerto Real, Puerto de Santa María y Cádiz.
La influencia de los mares y un clima suave, de tipo mediterráneo, son las claves que determinan las especiales características ecológicas de este humedal. Zona de contacto entre medios marinos y terrestres y gracias a la fácil circulación de las aguas, con buena iluminación y abundantes nutrientes, se establece una gran diversidad de especies entre moluscos, crustáceos, peces y aves acuáticas.
En las zonas litorales fangosas son abundantes las cañaíllas, verdigones, almejas, camarones y cangrejos, también presentes en las salinas donde además se capturan los llamados "pescados de estero" : lenguados, lubinas, doradas, lisas ... La extracción de sal ha sido, junto con la pesca de bajura, el aprovechamiento más tradicional de la Bahía. La técnica de la producción de la sal se ha mantenido casi intacta durante siglos : el agua del mar impulsada por la marea entra a través de un sistema de caños de alimentación y de compuertas por sucesivos estanques hasta que los cálidos vientos de Levante y la fuerte insolación provocan una intensa evaporación y la cristalización de la sal.
La grave crisis de la actividad salinera tuvo como consecuencia el progresivo relleno y desecación de miles de hectáreas de marisma para usos urbanos, industriales y agrícolas. Actualmente la mayoría de las salinas de dedican al cultivo de especies marinas como almejas, ostras, lubinas, lenguados, lisas y langostinos. Sin embargo, aún se conservan reducidos enclaves de marismas naturales casi intactas. Es el caso de las Marismas de los Toruños, las Marismas de Sancti Petri y las situadas en la Isla del Trocadero. Estos dos últimos espacios fueron declarados Parajes Naturales.
Su situación entre el vecino Parque Nacional de Doñana y el Estrecho de Gibraltar convierte a la Bahía de Cádiz en una pieza clave del sistema migratorio de multitud de aves acuáticas. Especies sedentarias, estivales, invernantes o de paso en sus rutas migratorias componen la avifauna de este humedal litoral.
Alcatraces, somormujos, cormoranes, gaviotas y especies limícolas (denominadas así porque están adaptadas a comer en los fangos) son frecuentes en las playas. En las zonas de esteros y salinas anidan cigüeñuelas, garzas y avocetas. Tras su transformación para cultivos acuáticos también acuden especies como el flamenco o el águila pescadora.
La vegetación natural de la Bahía de Cádiz se compone de especies adaptadas, en unos casos al sustrato salino y a la inundación de las mareas y a un suelo arenoso en otros. Como restos de un antiguo y denso pinar que antiguamente se extendía entre el Puerto de Santa María y Puerto Real y que fuera quemado por los ejércitos de ocupación durante el pasado siglo, todavía persisten algunos enclaves de pino piñonero como el Pinar de la Algaida. También se localiza otro pequeño bosque de unas 6 Ha. en Sancti Petri.