Η περιοχή χαρακτηρίζεται ως Τοπίο Ιδιαίτερου Φυσικού κάλλους και προστατεύεται σε συνολική έκταση 1.59 εκταρίων (ha), χερσαία έκταση 2.0 εκταρίων, συνολική περίμετρο 0,5 χιλ., με μέγιστο υψόμετρο τα 60 μ. και ελάχιστο τα 30 μ. Προστατεύεται επίσης ως περιοχή NATURA, αφού αποτελεί μέρος του ενιαίου συνόλου όρους Υμηττού-Δάσους Καισαριανής-Λίμνης Βουλιαγμένης (GR3000006) και ως Διατηρητέο Μνημείο της Φύσης από το 2003.
Γεωλογικά, πρόκειται για βαθύ λιμναίο σπήλαιο που μετά την πτώση της οροφής του μετατράπηκε σε υπαίθριο τοπίο. Υπάρχουν επίσης υπόγεια σπήλαια-βάραθρα. Εκεί όπου η γνωστή λίμνη τελειώνει ξεκινά ένα πολυδαίδαλο υποβρύχιο σπήλαιο το οποίο έχει εξερευνηθεί σε μήκος 3.123 μέτρων, καθώς το τέρμα του δεν έχει ανακαλυφθεί. Ανάμεσα στις 14 σήραγγες που διαθέτει, βρίσκεται και η μεγαλύτερη στον κόσμο, με μήκος 800 μέτρα και βάθος 80 μέτρα, ενώ η ανακάλυψη ενός τεράστιου σταλαγμίτη στο σπήλαιο δημιουργεί νέα δεδομένα στην έρευνα για τον σχηματισμό της Μεσογείου. Η εξερεύνησή της αποτελεί πρόκληση, καθώς οι δαιδαλώδεις διάδρομοί της εκτείνονται σε μήκος 4,3 χιλιομέτρων, καθιστώντας την ιδιαίτερα δύσβατη και επικίνδυνη.
Ο υδάτινος παράδεισος της Λίμνης Βουλιαγμένης στα καταπράσινα νερά του φιλοξενεί πληθώρα μοναδικών οργανισμών. Ανάμεσά τους ξεχωρίζει ένα είδος θαλάσσιας ανεμώνης, το Paranemonia Vouliagmeniensis, αλλά και είδη σπόγγων και μαλακίων που μαρτυρούν την απόλυτη ισορροπία του οικοσυστήματος της λίμνης. Στον έμβιο κόσμο της συγκαταλέγονται και τα γνωστά ψαράκια Garra Rufa που προσφέρουν απολέπιση της επιδερμίδας. Αξιόλογα πτηνά που συναντώνται στην περιοχή της λίμνης περιλαμβάνουν το Βραχοκιρκίνεζο (Falco tinnunculus) και το Βραχοχελίδονο (Ptyonoprocne rupestris).
Μια βαθύτατη λίμνη, λοιπόν, κοντά στη βραχώδη ακτή που περιβάλλεται από γκρεμούς. Άλλοτε ήταν λιμναίο σπήλαιο που η οροφή του κατέρρευσε αποκαλύπτοντας τη θαυμάσια αυτή λίμνη. Θάμνοι και μικρά δέντρα έχουν φυτρώσει στα γύρω βράχια ή στις σχισμές των βράχων και κρέμονται πάνω από το νερό. Μετά το 1950 έγιναν οι σημερινές εγκαταστάσεις γύρω από τη λίμνη που αλλοίωσαν τη φυσικότητα του τοπίου. Θαυμάσια θέα από τα γύρω βράχια προς τη λίμνη.
Το σημαντικότερο όμως στοιχείο της Λίμνης Βουλιαγμένης είναι η αναγνώρισή της από το ελληνικό κράτος μέσω της Ειδικής Επιτροπής Προστασίας Φυσικών Ιαματικών Πόρων του Υπουργείου Τουρισμού ως Ιαματικός Φυσικός Πόρος. Συγκεκριμένα, είναι αναγνωρισμένη από το Υπουργείο Πολιτισμού ως μία από τις 20 Θερμές Πηγές της Ελλάδας. Η θερμοκρασία του φυσικού πόρου «νερό Λίμνης Βουλιαγμένης» κυμαίνεται από 21°C έως 29°C, ενώ διαθέτει ηλεκτρική αγωγιμότητα 28.000 μS/ cm, ενεργό οξύτητα (pH) 7, ραδόνιο (Rn) 0,99 ± 0,12 Bq/I, ράδιο (Ra) 0,8 ± 0,1 Bq/I, ουράνιο(U) < 0,5 Bq/I (του ορίου ανίχνευσης του οργάνου) χημικά στοιχεία: χλώριο (CI), νάτριο (Na), θειϊκά (SO4), οξυανθρακικά (HCO3) και αέρια: 18,4 mg/1 ελεύθερου CO2.
Παροχή σε κυβικά μέτρα ανά ώρα: φυσική ανάβλυση μεγάλης περιοχής.
Ο φυσικός πόρος χαρακτηρίζεται και ταυτοποιείται ως υπόθερμο, χλωριούχο, νατριούχο ιαματικό νερό. Τρόπος χρήσεως: λουτροθεραπεία. Ενδείκνυται για παθήσεις μυοσκελετικού και νευρικού συστήματος, δερματοπάθειες. Αντενδείκνυται για καρδιαγγειακά νοσήματα, ίλιγγο, επιληψία, αποφρακτική πνευμονοπάθεια.