Le bocage, les marais poitevin et breton, la Loire et son estuaire, la façade littorale, les grandes zones humides (la Brière, le lac de Grand-Lieu, les Basses Vallées Angevines, la baie de l’Aiguillon…) abritent une grande diversité d’espèces animales et végétales, aussi bien terrestres, aquatiques que marines.
Pour préserver ces écosystèmes, de nombreux sites sont protégés par des acteurs travaillant en synergie : parcs naturels régionaux, parc naturel marin, espaces naturels sensibles, réserves naturelles, sites du Conservatoire du littoral...
Des espèces emblématiques de la région font l’objet de programmes de protection et de restauration comme la loutre, le castor, le râle des genêts, l’outarde canepetière, le phragmite aquatique, le sonneur à ventre jaune, les chiroptères, la barge à queue noire, l’anguille ou le saumon.
L’OFB suit de nombreuses espèces grâce aux comptages ou baguages d’oiseaux (oiseaux d’eau, colombidés, bécasses, bécassines, ...) aux protocoles de suivi de la faune (petits carnivores, castors, loutres) ou aux pêches électriques en milieu aquatique.
Les faciès rocheux, sableux ou vaseux du littoral ligérien bordent une façade maritime à la biodiversité remarquable : des récifs d’hermelles, des vasières, des prés salés, des zostères et des nourriceries de poissons plats directement liés à la proximité de la Loire et des fleuves côtiers vendéens. Plus au large, se présentent des canyons à coraux froids. Parmi les espèces patrimoniales qui se concentrent dans le milieu marin on trouve de nombreuses espèces d’oiseaux et mammifères marins, requins et raies, poissons amphihalins et tortues marines.