Porto Belo se encontra na área de entorno da Reserva Biológica Marinha do Arvoredo, e suas águas são bastante ricas em virtude do efeito da “Convergência Subtropical” que resulta da influência de duas correntes oceânicas : a Corrente do Brasil, com águas quentes vindas do norte, e a Corrente das Malvinas, com águas frias vindas do sul, o que causa uma grande diferença de temperatura do mar, com cerca de 15oC no inverno e 27oC no verão, aumentando a biodiversidade na área.
Pode-se encontrar grande número de espécies de peixes (garoupas, sardinhas, salemas, arraias), crustáceos (lagostas, siris, goiás), moluscos (polvos, lulas, vieiras, marisco, ostras), entre outros grupos de organismos. Observam-se também extensos cardumes de tainhas e conhecidos peixes de recifes tropicais, como o Peixe-Frade, o Soldado e o Peixe-Anjo.
Na baia aparecem também grupos de golfinhos que muitas vezes acompanham as embarcações, ou exibem seus saltos e piruetas perto da costa; Durante o inverno aparecem na região pingüins, leões e elefantes marinhos, além de baleias da espécie Franca (Patrimônio Natural de Santa Catarina, pois é no estado que se observa o maior número de Baleias Franca em processo de reprodução), que buscam águas mais quentes para se refugiarem, longe do inverno antático.
