Środowisko przyrodnicze thumb|left|Igłodziobek (Orthorhyncus cristatus) na Dominice (2010) Rezerwat Biosfery St. Mary’s jest obszarem obejmującym zróżnicowane ekosystemy – tereny morskie, przybrzeżne rafy koralowe, lasy namorzynowe oraz plaże w pobliżu miasta Cayon oraz wsi Canada i Keys, a także tropikalne lasy mgliste na grzbietach górskich w zachodniej części rezerwatu, które poprzecinane są stromymi wąwozami () prowadzącymi do Atlantyku, którymi sezonowo płyną strumienie. Całość otaczają mniejsze wzgórza, również porośnięte lasami lub wykorzystywane w rolnictwie.
Piaszczyste plaże są głównym siedliskiem lęgowym zagrożonych wyginięciem żółwi: żółwia szylkretowego (Eretmochelys imbricata), żółwia skórzastego (Dermochelys coriacea) i żółwia jadalnego (Chelonia mydas), których ochrona stanowi główny cel rezerwatu. Nietoperze, które są jedynym rodzimym rzędem ssaków lądowych występującym w Saint Kitts i Nevis, reprezentowane są przez (Brachyphylla cavernarum), molosa aksamitnego (Molossus molossus) i rybaka nocnego (Noctilio leporinus) zamieszkujących jaskinię Keys’s Bat Cave. Innymi gatunkami zwierząt występującymi w rezerwacie są m.in.