Trong khu bảo tồn có 12 kiểu sinh cảnh chính, trong đó quan trọng nhất là sinh cảnh bãi cát ngập triều, trảng sậy và rừng ngập mặn. Ngoài ra, các bãi bồi ngập triều cũng là một sinh cảnh quan trọng, là nơi kiếm ăn của các loài chim ven bờ. Rừng ngập mặn trong khu bảo tồn có thực vật ưu thế thuộc loài Trang Kandelia candel, và hầu hết nằm trong các đầm nuôi trồng thuỷ sản. Phi lao Casuarina equisetifolia được trồng trên các cồn cát với mục tiêu chắn cát, chắn gió (Pedersen và Nguyễn Huy Thắng 1996).

Qua một đợt khảo sát vùng bờ biển ở lưu vực sông Hồng năm 1996, các nhà nghiên cứu đã ghi nhận được loài Cò thìa Platalea minor là loài chim đang bị đe dọa trên toàn cầu trong khu bảo tồn. Tuy nhiên, các tác giả trên đã đánh giá tầm quan trọng đối với bảo tồn của Tiền Hải có ý nghĩa kém hơn so với VQG Xuân Thủy. Mặc dầu vậy, Tiền Hải đã được công nhận là một trong số 63 Vùng Chim Quan trọng của Việt Nam.