Das Naturschutzgesetz für Baden-Württemberg gibt den Naturschutzbehörden die Möglichkeit, besonders herausragende Gebiete und Einzelobjekte durch Rechtsverordnung zu schützen. Für die Ausweisung von Naturschutzgebieten ist das Regierungspräsidium in Freiburg zuständig; für Landschaftsschutzgebiete bzw. Naturdenkmäler das Landratsamt Waldshut (Ausnahme: Naturdenkmäler in Waldshut-Tiengen bzw. Bad Säckingen (mit den Gemeinden Murg, Rickenbach und Herrischried) werden durch diese beiden Gebietskörperschaften bearbeitet).

Die Ausweisung eines großräumigen europäischen Schutzgebietsnetzes hat sich die EU zum Ziel gesetzt. Hierfür sind so genannte NATURA 2000 Gebiete (FFH-Gebiete und Vogelschutzgebiete) festgelegt worden. Zur Entwicklung und Pflege werden für diese Gebiete so genannte Managementpläne (MaP) erstellt.

Der Schutz von kleinräumigen Lebensräumen ist überlebenswichtig für etliche Tier- und Pflanzenarten. Bereits im Jahre 1992 hat der Gesetzgeber daher eine Vielzahl von Biotoptypen Kraft Naturschutzgesetz unter Schutz gestellt („§ 32 – Biotope“).

Seit 2016 gehören Teile des Landkreises zum Biosphärengebiet Schwarzwald.