Noarootsi osavalla territooriumile jääb neli kaitseala: Osmussaare maastikukaitseala ning Nõva,  Silma ja Leidissoo looduskaitsealad. Lisaks asuvad osavalla aladel suur hulk Natura hoiualasid (Nõva-Osmussaare hoiuala, Väinamere hoiuala, Suursoo-Leidissoo hoiuala, Österby hoiuala, Saare hoiuala, Tahu hoiuala). Samuti leidub palju kaitsealuste liikide püsielupaiku ja kasvukohti. Looduskaitsealused üksikobjektid on järgmised: Väike-Patstein, Suur-Patstein, Järvekivi, Truumanni ehk Kalevipoja kivid, Põõsaspea neeme rändrahn, Ramsikivi, Pürksi park, Allika- ehk Tantsujärv, Struresten ehk Lambakivi, Klaanemaa Laanekivi, terve hulk rändrahne Osmussaarel.