O Arquipélago de Ilhabela constitui a Estância Balneária de Ilhabela, único município-arquipélago marinho brasileiro, formado pelas ilhas dos Búzios, da Vitória, dos Pescadores e a de São Sebastião, terceira maior ilha marítima do Brasil e equivocadamente chamada de Ilhabela. Completam o Arquipélago os ilhotes da Prainha (do Julião), das Cabras, da Serraria, do Ribeirão (dos Castelhanos), da Lagoa, das Galhetas (Grande e Pequeno), da Figueira, Codó, Sumítica e das Cabras (perto da Vitória), além de inúmeras lajes e parcéis.
É um dos mais acidentados e elevados relevos da costa do Brasil, de formação e estrutura singular, com rochas granito-gnáissicas (do Pré-Cambriano, gênese da Terra) e, nas porções mais elevadas, eruptivas alcalinas (do Cretáceo, 60 à 90 milhões de anos atrás). A Ilha de São Sebastião apresenta a maior área insular remanescente da Mata Atlântica, responsável pelo maior aporte de água doce das ilhas marítimas brasileiras, com centenas de nascentes, algumas entre as raras sem interferência humana até a foz. A Ilha compõe o mais importante maciço de rochas alcalinas do país, abrigando a maior quantidade de montanhas com mais de mil metros (o Pico do Baepi, 1.017 m, é a mais famosa e visitada) e a mais alta de uma ilha brasileira, o Pico de São Sebastião (com cerca de 1.375 m). Seu relevo possui características únicas: além de morros, colinas, afloramentos rochosos e planícies, abriga uma das maiores grutas de granito do Brasil, 16,1 km de praias, 119,7 km de litoral rochoso e belas paisagens com alto potencial científico, turístico e educacional. Cerca de 84% do Arquipélago estão protegidos pelo PEIb - Parque Estadual de Ilhabela (Decreto n° 9.414/77) e seu litoral (fora o Canal de São Sebastião) faz parte da APA Marinha do Litoral Norte (Setor Maembipe, Decreto nº 53.525/08), rico berçário de vida marinha. Com espécies raras, endêmicas e em extinção, o PEIb é reconhecido pela UNESCO como núcleo da Reserva da Biosfera da Mata Atlântica, considerado pela BirdLife International como Important Bird Area e tombado pelo CONDEPHAAT. Os limites do PEIb começam a partir dos 200 metros de altitude no Canal (entre as pontas da Sela e das Canas); dos 100 metros entre a Ponta da Sela e a praia da Indaiaúba e entre a Ponta das Canas e a Ponta do Costão; e do nível do mar no sudeste da Ilha (entre as pontas Grande e do Costão). As demais ilhas, ilhotes e lajes do Arquipélago estão totalmente inseridas no parque, incluindo algumas comunidades caiçaras. O Parque possibilita várias atividades aos visitantes, algumas que podem ser monitoradas mediante agendamento. A Sede do PEIb fica na Vila e funciona de segunda a sexta-feira das 8h às 17h. No local funciona um centro de visitantes com exposições sobre a história e a biodiversidade de Ilhabela. No início da Estrada Parque dos Castelhanos há uma guarita que dá acesso à Trilha da Água Branca. Ilhabela possui ainda o Parque Municipal das Cachoeiras e o Santuário Ecológico Municipal da Ilha das Cabras (Decreto nº 953/92), criado para proteger parte do ecossistema marinho do Canal, zona costeira entre as praias do Portinho e das Pedras Miúdas (incluindo o entorno do ilhote das Cabras). Com 50 metros de largura e 1.500 metros de extensão, permite apenas a pesca artesanal, com anzol, covos e redes de malha.
