Побережье

Береговая линия Луйтемаа является расчлененной. Здесь можно увидеть множество небольших бухт, заливов, мысов и островков. В прибрежном море находятся самые южные острова материковой Эстонии (например, Хяэдемеэсте, Кивилайд). Из-за морских отложений море неглубокое, более глубокие места перемежаются с тянущимися вдоль береговой линии подводными валами. Во время понижения уровня воды обнажаются песчаные или илистые зоны с валунными полями. На побережье растут  тростник, камыш, осока и клубнекамыш. Прибрежное море предлагает многим водоплавающим птицам благоприятные места для питания и остановки. Самые многочисленные и важные из них: тундровый лебедь, лебедь-кликун, свиязь и кряква, гоголь, луток, малый веретенник, фифи  и орлан-белохвост.

Береговые луга

Береговые луга являются одной из крупнейших природных ценностей заказника. Раньше пастбища простирались почти на 1000 гектар.  Вследствие значительного сокращения поголовья скота, а в некоторых местах и полного его исчезновения, пастбища частично заросли тростником и кустарником. Благодаря субсидиям и международным проектам значительная часть береговых лугов была восстановлена. В Луйтемаа сегодня ухаживают примерно за 600 гектарами лугов. Это одна крупнейшая территория в Пярнумаа и одна из крупнейших  в Эстонии, за которой ведется уход. 

Из-за влажной и бедной известью почвы флора поросших низкой травой береговых лугов более пышная и менее разнообразная, чем на береговых лугах Западной Эстонии. На береговых лугах Луйтемаа можно увидеть более 250 видов растений. Возле Хаэдемеэсте находится одно из крупнейших в Европе мест произрастания черепитчатого шпажника. Из находящихся под охраной видов растений в заказнике растут, например: василистник светлый, пальчатокоренник балтийский, пальчатокоренник мясо-красный, пальчатокоренник пятнистый, любка двулистная и дудник болотный.

Шпажник черепитчатый и пальчатокоренник балтийский. Фото: Мерике Палгинымм

Во время перелетов здесь останавливается около 15 000 белощёких казарок и 3000 белолобых гусей и гуменников. Открытые береговые луга являются местом обитания некоторых находящихся под охраной видов птиц, например, чернозобика, турухтана,  большого веретенника и красноножки.

Наиболее характерной и находящейся под угрозой вымирания амфибией, обитающей на береговых лугах, является камышовая жаба.

Дюны

Возле Тахкуранна прибрежные дюны Юго-Западной Эстонии делятся на две части: расположенные ближе к морю дюны Раннаметса отмечают береговую линию Литоринового моря, которое было на этом месте 5000 лет назад; находящиеся по стороны материка дюны Соометса отмечают береговую линую Анцилового озера, простиравшегося на этих территориях 9500 лет назад.  Дюны вновь объединяются в Хяэдемеэсте. Между дюнами находится обширный верховой болотный массив: болота Толкузе и Маарьяпэаксе.

Дюны Раннаметса были названы одним из природных символов Пярнумаа. Именно здесь расположены самые высокие в Эстонии дюны: Тыотуземяги (29 м) и Торнимяги, или Сыямяги (34 м). Вдоль по дюнам проложена природная учебная тропа Раннаметса-Толкузе, которая высоко ценится среди туристов.  В Торнимяэ для гостей построена смотровая вышка, с которой можно понаблюдать за происходящим вокруг и насладиться живописными видами.

Цепь дюн разрезает ручьи и реки. На берегу канала Тиммканал, который получил свое название в честь бывшего арендатора усадьбы Хяэдемеэсте Тимма, обнажается пласт песчаника девонского периода. Тимм начал рыть канал в 1856 году, чтобы осушить прилегающие земли и сплавлять лес. Канал Тиммканал известен как место нереста морской форели и речной миноги, а в песчаных берегах канала гнездится зимородок.

Дюны покрыты преимущественно лесом, местами можно увидеть оголенные и поросшие редким кустарником песчаные земли.  Дюны являются местом обитания обыкновенной ящерицы, лесного жаворонка, глухаря, желны, обыкновенного филина, орлана-белохвоста и других находящихся под охраной видов. Возле Выйсте находится крупнейшая в Эстонии колония серых цапель.

Прыткая ящерица. Фото: Мерике Палгинымм

Болота

В заказнике Луйтемаа находится два болота:  Толкузе (5500 гектар) и Соометса, или Маарьяпеакси (1600 гектар).

Болото Толкузе расположено в ложбине между дюнами, и через него протекает Тиммканал. Когда-то на месте нынешнего болота был морской залив между дюнами Анцилового озера  и Литоринового моря. По мере поднятия материка залив стал прибрежным озером, и со временем произошло его заболачивание. Возраст болота - примерно 8000 лет, а толщина торфяного слоя составляет около 5 метров.

В этом болоте особый водный режим. Напорные воды выходят на поверхность в окнищах и болотных озерцах в центре болота в виде ключей, создавая условия, которые присущи, скорее, низинным болотам. Поэтому на болотных озерах растут характерные для низинных болот виды, например, рогоз, вех и трёхлистная вахта. В центре болота произрастают папоротники, осока, карликовая береза, ива и даже ели. На краю болота, где обычно расположено низинное болото с питательной почвой, в данном случае,  наоборот, почва олиготрофная. В странах Балтии это единственный подобный тип болота.  Из-за водного режима торфяной слой на болоте Толкузе увеличивается очень быстро - в ходе измерений был зафиксирован уникальный для Эстонии рост в 1,6–1,9 мм год. 

Болото Толкузе​. Фото: Мерике Палгинымм

В результате мелиорационных работ высохли и заросли некоторые большие болотные озерки в центре болота, на безлесном верховом болоте начали расти деревья. В 2001–2005 году в южной части болота Толкузе были произведены первые в Эстонии попытки восстановить болота при помощи современных методов.

Данные болота являются местом гнездования целого ряда птиц, например,  серой куропатки, фифи, среднего кроншнепа, большого скоропута, серого журавля и тетерева.  На болотных островах обитают  косули, лоси и кабаны.

Леса

В заказнике можно увидеть леса нескольких разновидностей. Самые большие лесные зоны простираются в северо-восточной и восточной части заказника. Представлено несколько типов лиственных и смешанных лесов, которые часто растут на влажных местах. По краям болот высятся прибрежные сосняки, болотные березняки и болотные леса. На плодородной почве растут пышные рамени. Древостой образуют широколистные деревья: липа, гладкий вяз, клен и ясень. В рамени, растущем возле деревни Соометса, можно увидеть оживающий лунник. Это единственное известное место его произрастания помимо глинта Северной Эстонии. По берегам реки Ура протянулись пойменные леса, которые периодически затапливает во время половодья. Особенность пышным широколиственным пойменным лесам придают дубы.  В умеренно влажных местах раскинулись сурамени, на сухих и песчаных дюнах растут дюнные сосняки.