El clima de la zona es húmedo y caliente, lluvioso la mayor parte del año, sin época seca bien definida. La precipitación media anual es de 3,500 mm y la temperatura media de 27ºC. De acuerdo al Sistema de Zonas de Vida de Holdridge, la región se encuentra dentro de la Zona de Vida Bosque Húmedo Tropical. La topografía es muy plana, con elevaciones de 0-20 m s. n. m y suelos pantanosos. La región se formó principalmente por depósitos aluvionales del Cuaternario y presenta una forma rectilínea que sólo es afectada por tres grandes irregularidades de edad Mioceno: la zona de Limón, Cahuita y la zona de Puerto Viejo-Punta Mona.
Entre los principales ecosistemas de Cahuita, destaca el arrecife coralino presente alrededor de Punta Cahuita. Este arrecife con una extensión de 600 ha, es el más desarrollado de la costa caribeña costarricense y uno de los más importantes del país. Entre las especies de coral más llamativas o comunes se encuentran Acropora palmata (cuerno de alce), Diploria clivosa, D. strigosa (coral cerebro), Porites porites, P. astreoides, Montastrea cavernosa, M. faveolata, Millepora complanata, Siderastrea radians, S. siderea (coral estrella) y Agaricia agaricites (coral lechuga), el coral más dominante del sustrato en profundidades mayores.
Otros importantes ecosistemas incluyen diversos humedales como bosques pantanosos, esteros y playas. Los bosques pantanosos más cercanos a la costa en punta Cahuita, están dominados ampliamente por el árbol de sangrillo (Pterocarpus officinalis); lo cual da origen al nombre Cahuita, que proviene de las palabras miskitas “Kawe”, nombre dado al árbol de sangrillo y “ta” que significa “punta”, es decir punta de sangrillos.
A pesar de la protección que brinda el Parque Nacional a los ecosistemas y biodiversidad de Cahuita, existe una serie de amenazas que atentan contra su conservación, por causas de sedimentación, contaminación, sobre uso de recursos, especies introducidas y erosión. Lo anterior implica la necesidad de implementar permanentemente acciones y esfuerzos de conservación, control, educación, investigación y seguimiento de esta riqueza natural, con el fin de asegurar su continuidad y existencia a futuro.