沿海岸边则是另一番奇特壮观的景象，瓦尔德斯半岛海湾内的主要海洋动物包括海狮、海象、海豹、座头鲸、海豚和企鹅，经常能看到它们在水中遨游。这里海洋和陆地的不同条件为动物进化的独特性提供了条件。瓦尔德斯半岛最南端是一处位置极好的鲸类观察点。每到冬天，成千上万在南极洲觅食的南露脊鲸就会来到瓦尔德斯半岛繁殖，到来的其他动物还有海狮和海象。
这里的海豹大约有3000多只，它们活跃在北湾和南湾，繁殖期间爬上海岸产子。半岛西面的海滩上则有成千上万的象海豹，这种珍奇的海兽体长可达6米，重量可达3.5吨，是鳍脚动物中最大的一种。有趣的是，象海豹的鼻子可自由伸缩，它的双眼由于没有眼皮，风沙袭来，泪流满面，像是在痛哭流涕。虽然它体躯庞大、相貌丑陋，但性情却十分温和。游人靠近匍匐在海滩上的象海豹时，它唯一的自卫措施是大声吼叫，把身子弯成弓形，笨拙而迟缓地爬向大海，非常可爱。
巴西暖流和马尔维纳斯寒流在这里交汇。为大量的浮游生物、海藻和贝类提供了良好的生存环境，而它们成为海洋野生动物充足的食物来源。瓦尔德斯半岛干燥、荒凉、多风，是典型的冻土草原气候。植被有130多种，其中有38种只在阿根廷巴塔哥尼亚高原有所分布。瓦尔德斯半岛最主要的植被是巴塔哥尼亚草原植物，这里的植物有明显的分带现象，半岛内占绝对优势的植物是旱生植物，另外还有一些灌木丛。
瓦尔德斯半岛人迹罕见，一片荒凉，正因如此，这里成了野生动物的乐园。这里的鸟类种类繁多，达181种，其中66种是候鸟。岛内的海鸟居住在12个栖息地中，企鹅是岛内最大的动物家族，有大约四万多个活动的巢穴分布在岛内的五个栖息地。