Le Sanctuaire est un espace maritime de 87 500 km² faisant l’objet d’un Accord entre l’Italie, Monaco et la France pour la protection des mammifères marins qui le fréquentent.
L’originalité du Sanctuaire Pelagos pour les mammifères marins de Méditerranée réside dans le fait qu'il constitue une zone de gestion tripartite dans un territoire côtier et de haute mer appréhendé comme un "écosystème de grande dimension" d’un grand intérêt scientifique, socio-économique, culturel et éducatif. L’ensemble du Sanctuaire peut être considéré, de façon très générale, comme une sous-unité distincte bio-géographiquement de l’Ecosystème Marin de Grande Dimension (LME) de Méditerranée.
Cette sous-unité est marquée par une productivité plus grande causée par une panoplie de mécanismes de fertilisation rehaussant le niveau de la production primaire : eaux côtières, effet différé du mélange hivernal, zone frontale, phénomènes d’upwelling et structures complexes associant divergences et convergences.
Une estimation grossière recense plus de 8 500 espèces animales macroscopiques représentant entre 4% et 18% des espèces marines mondiales, une biodiversité remarquable, notamment en ce qui concerne le nombre de prédateurs en haut de la chaîne trophique comme les mammifères marins, étant donné que la Méditerranée ne représente que 0,82% de la superficie et 0,32% du volume des océans du monde.
Toutefois la biodiversité au sein de cette sous-unité de l’Ecosystème Marin de Grande Dimension de Méditerranée subit la pression combinée de fluctuations naturelles de l’environnement et des impacts des activités humaines.