Kinh tế biển được xác định là ngành kinh tế mũi nhọn của huyện, tập trung đầu tư, phát triển cả về năng lực khai thác, chế biến, nuôi trồng và bảo vệ nguồn lợi thủy sản. Biển Phú Quý có nguồn hải sản dồi dào, trữ lượng lớn, nhiều nhất là các loại: cua, mực, cá, đặc biệt là cá thu…
Khu bảo tồn biển đảo Phú Quý có trung tâm là đảo Phú Quý, có diện tích 18.980 ha, bao gồm vùng biển 16.68 ha và 2.30 ha vùng đảo nổi. Khu bảo tồn có 70 loài thực vật ở cạn, 72 loài tảo biển, 134 loài san hô cứng, 15 loài nhuyễn thể; có một khu vực san hô rộng lớn ở vùng biển khơi của đảo Phú Quý, có dải đá ngầm bằng phẳng rộng tới 600m tạo thành một dải đầm phủ đầy thảm cỏ biển.
Động vật biển ở Phú Quý rất đa dạng, nhiều sò ốc, vỏ xa cừ ngọc nữ, đồi mồi, tôm hùm, cua huỳnh đế, cua mặt trăng, ốc đụn, ốc cẩm thạch, ốc vú nàng…nhiều màu sắc dùng làm những mặt hàng mỹ nghệ rất hấp dẫn và có giá trị cao. Cua huỳnh đế là một trong những loại hải đặc sản được nhiều người trong đất liền tìm mua vì vừa rẻ lại vừa tươi ngon.
Nhóm động vật da gai có các loài: sao biển, cầu gai cà ghim, hải sâm dồi dào về chủng loại và có khá nhiều như: hải sâm dãi, hải sâm dài, hải sâm cát, hải sâm đen, hải sâm trắng, hải sâm lựu, hải sâm vú… Từ xưa, hải sâm được liệt vào hàng “hải vị”, là thực phẩm biển cao cấp. Hải sâm thường có nhiều vào khoảng cuối tháng 9 khi nước biển trong xanh.
Ngư trường Phú Quý rộng lớn, nằm về phía Đông – Đông Nam, đây là một trong những ngư trường có trữ lượng cá nổi rất lớn, tập trung những loại cá lớn sinh sống như: mú chiên, mú giấy, hồng heo, hồng thèn, hồng chuối, hồng chữ… cùng nhiều loại mực là những nguồn lợi tự nhiên to lớn… đặc biệt cá thu có trữ lượng rất lớn và có giá trị kinh tế cao.
Bên cạnh hệ động vật, hệ thực vật của Phú Quý cũng rất phong phú, đa dạng gồm nhiều loại tảo quý như: rong mơ, râu cau, rau mứt…. Rong mơ phát triển mạnh từ tháng 10 – 11 đến đầu mùa hè năm sau thì bật gốc trôi đầy biển. Các loại rau câu, nhất là rau cau chân vịt và rau câu chỉ vàng mọc tự nhiên khá nhiều trên các gành đá hay những rạn san hô ở xung quanh bờ biển đảo Phú Quý. Rau câu là loại rong biển giàu dinh dưỡng, thường được sử dụng để chế biến thực phẩm như: thạch rau câu, canh rau câu và là nguồn đông dược được người tiêu dùng ưa chuộng, có tác dụng lợi tiểu, trị bướu cổ…Mùa thu hoạch của các loại rau này bắt đầu từ tháng 4 đến hết tháng 8 âm lịch. Rau câu được lấy trên cạn hoặc có khi phải lặn dưới nước sâu khoảng gần 1m, việc khai thác rau câu trên đảo cũng là nghề truyền thống chủ yếu do những người phụ nữ trên đảo thực hiện. Rau câu chân vịt là được khách hàng ưu chuộng nhất, thế nhưng hiện nay rau câu không còn nhiều như trước đây.
Dưới đáy biển, tập đoàn san hô dày đặc, ở ven bờ thường gặp các loại san hô cứng, san hô đá, ra xa có các loài san hô nước, san hô mềm, san hô sừng, san hô xanh, san hô đỏ nhiều màu sắc và kiểu dáng đẹp. Lúc còn nhỏ, chúng thường kết tạo thành hình thù giống như những cành cây hoặc gạc hươu, gạc nai màu trắng đục. Trong quá trình phát triển, chúng kết chùm lại với nhau hết lớp này đến lớp khác tạo thành những khối lớn và trồi lên mặt biển làm nên những hòn đảo san hô.
Phú Quý được thiên nhiên ưu đãi về tài nguyên thiên nhiên có nhiều danh lam thắng cảnh, khí hậu trong lành, mát mẻ quanh năm cùng những bãi biển, dãy san hô, cụm đá đen, đá gành trên biển là những yếu tố rất hấp dẫn đối với du khách yêu thiên nhiên vùng biển đảo, tạo cho du khách một cảm giác thư thái, mới lạ. Bên cạnh đó, nguồn tài nguyên sinh vật biển dồi dào, phong phú với khu nuôi trồng hải sản bằng lồng bè hay dong thuyền câu cá trên biển cùng với người dân, hẳn sẽ làm cho nhiều du khách yêu thích khi đến với hòn đảo còn hoang sơ này.
Với thuận lợi về vị trí địa lý, ưu đãi về đặc điểm địa hình, khí hậu, đa dạng sinh học về tài nguyên sinh vật biển, Phú Quý có điều kiện thuận lợi trong khai thác các tài nguyên tự nhiên để vừa phục vụ cho du lịch cũng vừa khẳng định chủ quyền, đảm bảo an ninh quốc phòng vùng biển, đảo.
