Η Λέσβος διαθέτει ένα μεγάλο αριθμό σημαντικών υδροβιότοπων, με μεγαλύτερους τους παράκτιους υγρότοπους του κόλπου Καλλονής. Οι παράλιες περιοχές περιμετρικά του κόλπου Καλλονής αποτελούν ένα ενιαίο οικολογικό σύστημα, καθώς στην περιοχή υπάρχει ένα μωσαϊκό αλιπέδων αλυκών, εκβολών μικρών ποταμών, χειμάρρων, καλαμιώνων, πευκοδάσους και ελαιώνων. οι υδροβιότοποι περιλαμβάνουν όλο τον θαλάσσιο χώρο του κόλπου και μεγάλο αριθμό χερσαίων υγρότοπων: οι αλυκές Καλλονής και Πολιχνίτου, οι χείμαρροι Τσικνιάς, Βούβαρης, Μυλοπόταμος, Εννιά Καμάρες, Ποταμιά, Λιμνοθάλασσα των Μέσσων, το έλος της Σκάλας Καλλονής, των Παρακοίλων, της Νυφίδας, κ.ά. Οι υγροβιότοποι της Λέσβου χρησιμεύουν ως καταφύγιο και τόπος αναπαραγωγής πολυάριθμων σπάνιων και προστατευόμενων ειδών πουλιών.