Nusa Penida wurde 2010 zu einem geschützten Meeresgebiet erklärt, als ein Zusammenschluss von Naturschutzgruppen ein 20.229 Hektar großes Schutzgebiet rund um die Kalksteinküste der Insel einrichtete.
Die Gewässer um dieses zerklüftete Vulkanplateau beherbergen 296 dokumentierte Korallenarten und dienen als Wanderkorridor für ozeanische Mantarochen, die zwischen dem Indischen Ozean und der Lombokstraße ziehen. Die Lage der Insel am Zusammenfluss von warmen Strömungen der Floressee und kaltem Auftriebswasser des Indonesischen Durchstroms schafft nährstoffreiche Bedingungen, die das ganze Jahr über pelagische Arten anziehen. Vor 2010 hatten Dynamitfischerei und Cyanidfischerei 60 Prozent der flachen Riffe geschädigt; Wiederherstellungsmaßnahmen haben die Hartkorallenbedeckung an überwachten Standorten seitdem auf das Niveau vor 1990 zurückgebracht.
Manta Point, eine Putzerstation an der Südspitze der Insel, verzeichnet in der Hochsaison von April bis November durchschnittlich 14 Mantarochen-Sichtungen pro Tag. Die Stelle liegt in 12 bis 18 Metern Tiefe, wo sich Putzerlippfische an Korallenblöcken versammeln, um die besuchenden Rochen zu pflegen. Crystal Bay an der Nordwestküste bietet eine abfallende Wand, die von drei Metern bis über die Sporttauchgrenzen hinaus abfällt; ihre oberen Terrassen sind von Tischkorallen und Papageienfischschwärmen besiedelt. Gamat Bay und Wall Bay, die nur mit dem Boot erreichbar sind, bieten Driftschnorcheln entlang vertikaler Kalksteinwände, die von Weichkorallen und Hornkorallen bewachsen sind. Die meisten Routen der Schnorcheltour nach Nusa Penida von Bali aus sehen drei bis vier Stunden Wasserzeit an diesen Orten vor, wobei die Anbieter ihre Abfahrten auf die Zeiten der Gezeitenströmung abstimmen.
Die terrestrischen Klippen der Insel aus angehobenem Pliozän-Kalkstein ragen 200 Meter über den Meeresspiegel hinaus und bilden natürliche Windschatten, die das ufernahe Wasser während der südöstlichen Monsunmonate beruhigen. Die landbasierten Tourkomponenten umfassen normalerweise den Aussichtspunkt Kelingking Beach, wo eine T-Rex-förmige Landzunge in die Straße ragt, sowie Angel's Billabong, einen natürlichen Infinity-Pool, der in den Riffkalkstein gegraben wurde. Die 25.000 IDR Eintrittsgebühr für die Insel, die am Hafen Buyuk oder Sampalan erhoben wird, finanziert Riff-Überwachungsstationen, die von der Verwaltungsbehörde des Meeresschutzgebiets Nusa Penida betrieben werden. Bootsüberfahrten von Sanur, Padang Bai oder Kusamba dauern je nach Bootstyp und Seegang 30 bis 50 Minuten, wobei morgendliche Abfahrten die ruhigsten Bedingungen vor den thermischen Winden am Mittag nutzen.
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