Se muestran diferencias de climas: tropical árido, desde la desembocadura del río Buena Vista, a subcálido premontano (sobre los 840 m) en los cerros Perro Muerto y Punta Alta.
Los hábitat marinos incluyen acantilados, playas arenosas, orillas rocosas bajas y accidentadas e islas continentales.
Dentro del parque se encuentran algunas poblaciones humanas, las cuales presentan áreas agrícolas y ganaderas de subsistencia.
Sus pobladores se dedican principalmente a la pesca y, en varios casos, al turismo, actividad que tiene gran importancia en la economía local.
En el PNM se han registrado ciento cincuenta especies endémicas, en las zonas altas del parque existen especies de árboles maderables como Simira standleyi (Rubiaceae), el cual está en peligro crítico y posiblemente extinto localmente; además, la tagua o cade (Phytelephas aequatorialis), el molinillo (Matisia grandifolia, Capparis heterophylla), el chalá (Croton rivinifolius) están catalogadas en peligro por la UICN.
Las familias representativas que se registran en la zona son: Bombacaceae, Boraginaceae, Burseraceae, Cactaceae, Caesalpinaceae, Capparaceae, Caricaceae, Convolvulaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Mimosaceae (dicotiledóneas), Arecaceae, Araceae y Bromeliaceae (monocotiledóneas).
El parque nacional Machalilla es rico en recursos culturales, con veintiún sitios conocidos que representan cinco mil años de historia humana.
El parque nacional se presta para que investigadores, científicos, docentes y estudiantes propaguen actividades tomando conciencia del valor universal de las islas.