麵對海洋環境汙染、生境破壞和海洋資源過度開發利用導致海洋環境及其資源嚴重破壞的現實，20世紀60年代以來，世界很多濱海國家為加強保護海洋環境和自然資源，特別是為了拯救特有、稀有和瀕危的海洋生物物種，保護典型的海洋生境和特殊的景觀遺跡，先後建立相當數量的海洋保護區。這些保護區根據保護對象的不同，大致可分為海洋生態係統保護區、瀕危珍稀物種保護區、自然曆史遺跡保護區、特殊自然景觀保護區以及海洋環境保護區等。通過海洋保護區建設，能比較完整地保存自然環境和自然資源的本來麵貌，保護、恢複和發展海洋生物資源，保存海洋生物多樣性，消除和減輕人為負麵影響，因此保護區的興起，為人類保護海洋環境與資源，開辟了新的途徑。
海洋自然保護區是指實施全麵保護和管理的海洋保護區，自然保護區內禁止任何獲取資源（包括生物資源、化石資源或礦物）和破壞生境的活動。
建立海洋自然保護區是保護海洋生物多樣性的一項重要措施。例如，建於 1975年的澳大利亞大堡礁海洋公園，總麵積達 35萬平方千米，包括澳大利亞東北海岸外大陸架的 2600個暗礁、淺灘、島嶼及其他地理構造，是世界上最好的也是最大的海洋自然保護區。公園內有 400種不同類型的硬、軟珊瑚，近 4000種軟體動物，上萬種海綿、蠕蟲、甲殼類和棘皮動物，還有鯨和海豚也經常出沒在此海區。公園還有 6種海龜和儒艮，240多種鳥類在園內島上築巢壘窩。據稱，澳大利亞大堡礁海洋公園是地球上具有世界意義的自然地貌。
我國的海洋自然保護區通常包括核心區（或稱絕對保護區）、緩衝區和實驗區三部分。核心區保護基本處於自然狀態的生態係統以及珍稀、瀕危動植物的集中分布地，嚴禁一切幹擾，禁止船舶、單位和個人進入，但經國家主管部門批準，可以進入從事科學研究活動，是人們獲得自然本底信息的重要場所。核心區的麵積必須滿足保護的要求。緩衝區是指環繞核心區的周圍地區，允許進入從事非破壞性的科研活動和標本采集。緩衝區外圍的一定區域劃為實驗區，可以進入從事科學試驗、教學實習、參觀考察、旅遊，以及馴化或繁殖珍稀、瀕危野生動植物等活動。如有需要並經批準，可在自然保護區外再劃出一定麵積作為外圍保護帶。
保護生物多樣性的最佳途徑是保護自然群落及其生境，在這種自然條件下，才可能使種群有足夠多的數量以避免出現物種滅絕。同時在自然生態係統中物種可以與其他物種及其環境相互作用連續其進化過程，以適應不斷變化的環境。因此，建立海洋自然保護區，對保護海洋生物多樣性具有重大的戰略意義。其重要意義主要有以下四點：
第一，海洋自然保護區既能較完整地為人類保存一部分有代表性的海洋生態係統的天然“本底”，成為活的自然博物館，也可為以後評價人類活動的結果提供參照標準。
第二，海洋自然保護區是野生生物種的天然儲存庫，能為大量物種提供棲息、生存和保持進化過程的良好條件，有效地保護生物物種多樣性，尤其是保護珍稀、瀕危的物種。
第三，海洋自然保護區能減少或消除人為的不利影響，使已受人類幹擾，但幹擾程度不嚴重的典型海洋環境得以恢複和發展，達到改善海洋環境和維持生態相對平衡的目的。
第四，海洋自然保護區可保護自然曆史遺跡和風景名勝等，使其免遭破壞，對促進科學研究、文化教育和旅遊事業的發展有極其重要意義。
在海洋自然保護區內一切利用生物資源和破壞生境的活動都被禁止，使本來受到過度捕撈和生境破壞雙重威脅的海洋生物得以在受保護的自然生境中生息和恢複。在世界範圍的大量實踐表明，海洋自然保護區的建立能顯著提高保護區內海洋生物的生物量、物種多樣性、生物密度、個體大小和繁殖能力。例如，在加勒比海的薩巴島和聖盧西亞島，由於珊瑚礁保護區的建立，1/3常年棲息於保護區內的魚種的個體變大、生物量增加，聖盧西亞保護區內的魚類生物量比保護區外高50％。
無論是在熱帶珊瑚礁區，還是在溫帶河口、海灣和海藻場以及亞熱帶沿岸水域，受到人類開發利用的物種在自然保護區的密度和個體大小都增加了。哈爾彭（法國生物學專家）對世界範圍的 89項海洋自然保護區研究的相關數據進行了統計，結果顯示，在實施全麵保護後，保護區內的海洋生物資源得到極大的恢複，資源生物的生物量、生物密度、個體大小和物種多樣性分別提高了 43.1％、20％、82％和71％。
不僅如此，海洋自然保護區內大多受到保護的魚種，產卵群體的平均年齡和產卵量增加，魚卵的孵化率和幼魚的成活率顯著提高，繁衍後代的能力明顯增強。例如，美國西海岸俄勒岡州的鯨魚灣從 1967年開始實施保護後，15種魚的數量已分別增加了 0.4～ 6倍，個體平均大小提高了13％～25％，產卵量提高了 3～25倍。這與年齡適中的大個體產卵雌魚的數量增加有關，因為這些雌魚的個體大、肥滿度高、競爭力強和繁殖季節長，從而保證了高質量的魚卵、魚苗生產和種群的恢複。