Avnø er et tidligere militært område med flyvestation. Flyvningerne blev indstillet i 1993. Militæret brugte området til flyveskole indtil 2001, og i 2002 blev det fredet og overdraget til Naturstyrelsen Storstrøm, der forvalter området i dag. Området omfatter våde strandenge, strandoverdrev, strandsumpe, skove og stenkyst. I vandhullerne i området yngler bl.a. stor vandsalamander og grønbroget tudse, ligesom de er levested for bl.a. billen stor vandkær. De seneste år er der etableret en lang række vandhuller på Avnø for at forbedre paddernes levesteder.
Avnø er især kendt for sit rige fugle‑ liv. Særlig iøjnefaldende er bramgæssene, der raster i meget stort antal på strandengene forår og efterår. Men der raster også en lang række andre ande‑ og vadefuglearter i området, der tiltrækker mange fuglekiggere. Ynglefuglene omfatter bl.a. knopsvane, grågås, gravand, krikand, gråand, ske‑ and, atlingand, strandskade, vibe, rødben og nogle år klyde. På Avnø Røn, vest for Avnø, findes en skarvkoloni, hvor skarverne yngler på jorden. En række vandfugle raster i området, og havørn og vandrefalk ses det meste af året. Derudover er Avnø et af de bedste steder på Sjælland at se spættede sæler, som hviler i stort tal på stenene ude i fjorden. Bestanden udgøres af ca. 250 sæler.
Avnø er også botanisk værdifuld med mange karakteristiske strandengsarter, bl.a. engelskgræs, der farver store dele af Avnø lyserød især i maj måned. Der er offentlig adgang til det høje tårn, som giver udsigt over kystlandskabet omkring Avnø Fjord og Knudshoved Odde.
