Ο Άγιος Ευστράτιος ανήκει στο δίκτυο προστατευόμενων περιοχών “NATURA 2000”, καθώς διαθέτει σημαντικούς οικότοπους στο χερσαίο και θαλάσσιο περιβάλλον.
Εδώ θα συναντήσετε τη βελανιδιά Quercus macrolepis, είδος σπάνιο στο Αιγαίο σήμερα, γνωστή και ως Αιγαιακή Δρυς. Υπάρχουν επίσης μερικές συστάδες ιτιάς (Salix alba) και λεύκας (Populus alba) κοντά στον οικισμό, ενώ τα μεγαλύτερα ρυάκια περιστοιχίζονται από πικροδάφνες (Nerium oleander) και λιγαριές (Vitex agnus-castus). Αξίζει να σημειωθεί ότι από όλη την Ελλάδα μόνον στον Άγιο Ευστράτιο φύεται το φαρμακευτικό βότανο Melilotus elegans. Ενώ στον βυθό του νησιού απαντώνται σε εξαιρετική κατάσταση τα λιβάδια Ποσειδωνίας, γνωστά και ως «φυκιάδες». Τα θαλάσσια λιβάδια των μεσογειακών θαλασσών αποτελούν τόπο κατοικίας και αναπαραγωγής ενός μεγάλου αριθμού θαλάσσιων οργανισμών, ενώ συμβάλλουν στην προστασία των ακτών από τη διάβρωση.