Natural Bridges State Beach is het thuis van een eucalyptusbos dat een habitat vormde voor monarchvlinders. Tot 150.000 vlinders migreren tot 2.000 mijl (3.200 km) naar het park om te ontsnappen aan het koude weer van de winter in het noordwesten van de Verenigde Staten en Canada. De stad Santa Cruz houdt jaarlijks een festival om de terugkeer van de vlinders te vieren. Monarchvlinders vestigen zich in bosjes langs de kusten van Californië en Baja Californië. Bij Natural Bridges State Beach vinden ze beschutting tegen de wind en bronnen van water en voedsel. De vlinders klitten samen in de bomen, “verstrengelen hun poten tussen de takken en lijken zo op een kluit bladeren.” De vlinders beschermen elkaar tegen koude winterwinden en regens door samen te groeperen. Vanaf eind jaren negentig begon de populatie vlinders in het park af te nemen. Biologen schrijven de afname toe aan een gebrek aan habitat, veroorzaakt door omgevallen dennen en eucalyptusbomen. De achteruitgang bij Natural Bridges State Beach heeft geleid tot een toename van het aantal vlinders bij het nabijgelegen Lighthouse Field State Beach.
De 26 ha van het park hebben een verscheidenheid aan habitats. Aan Moore Creek liggen zout- en zoetwatermoerassen. Kuststruikgewas omringt de randen en de onontwikkelde binnengebieden van het park. Zandduinen en een zoetwatervijver zijn ook in het park te vinden.
De getijdenpoelen op het strand bieden de bezoekers van het park een blik op de habitat van het zeeleven. Bij afgaand tij zijn er populaties zee-egels, zeesterren, heremietkreeften en kelp te zien. Zeezoogdieren, zoals walvissen, zeehonden en zeeotters kunnen vanaf het strand worden gezien. In combinatie met de estuariene monding van Moore Creek biedt het staatsstrand een habitat voor een verscheidenheid aan vogelsoorten, zoals kustvogels, meeuwen en sneeuwreigers. Op de overgebleven natuurlijke brug zijn vaak bruine pelikanen en aalscholvers te vinden.
Natural Bridges State Marine Reserve is een beschermd zeegebied voor de kust van Natural Bridges State Beach. Net als een onderwaterpark helpt dit beschermde zeegebied bij het behoud van de oceaanflora en mariene ecosystemen.