Bulbjerg er en op til 47 m høj, langstrakt kalkknude, som strækker sig fra sydøst til nordvest og når ud til havet, hvor den danner en udhængende klint. På begge sider af kystklinten findes brede sand- og ralstrande, mens knuden længere inde i landet er omgivet af klitplantager og klitheder.
Ud for Bulbjerg, ca. 100 m fra kysten, står den lille kalkklippe Skarreklit og vidner om, at kalkknuden engang strakte sig længere ud i vandet. Havet eroderede dog kalkknuden, indtil kun Skarreklit stod tilbage. Under en storm i 1978 brækkede toppen af den 16 m høje Skarreklit, som derved blev reduceret til en lav klippeø. Ved lavvande kan den ses fra toppen af Bulbjerg.
Kalkknuden består af regelmæssige banker af bryozokalk med knoldede flintlag og indeholder fragmenter af små grenede kolonier af mosdyr (bryozoer) samt fossiler af søpindsvin, muslinger og armfødder (brachiopoder). Bankerne blev dannet på relativt dybt vand i et tempereret hav, som dækkede hele Danmark i tidlig Danien for ca. 65 mio. år siden.
I store dele af Danmark ligger bryozokalken dybt begravet i undergrunden, men i Bulbjergområdet er kalken blevet presset op til jordoverfladen af ca. 250 mio. år gammelt salt, som ligger under kalken. Det er således saltet, som er skyld i, at man i dag kan gå tur langs stranden og studere den gamle havbund på helt tæt hold.
Under istiden blev bryozokalken overlejret af ler, sand og grus, og da Littorinahavet i stenalderen trængte ind over store dele af Thy, blev knuden en ø. Fund af stensætninger og redskaber viser, at der allerede den gang kom mennesker til øen, hvor de har ernæret sig af jagt og fiskeri. Ellers har mennesket kun sat få aftryk på Bulbjerg.
I dag er Bulbjergs kystklint Danmarks eneste fuglefjeld uden for Bornholm og huser en stor ynglebestand af rider. Fuglefjeldet kan studeres på tætteste hold fra den smalle strand under klinten. Klinten eroderes dog stadig af havet, hvilket øger risikoen for stenskred, og færdsel under klinten er derfor på eget ansvar. Området omkring Bulbjerg har et rigt og særegent planteliv, der bl.a. omfatter tre planter, som er endemiske for Nordjylland.
Dele af Bulbjerg er omfattet af fredningen af Lild Klit fra 1963 og af fredningen af Harkens Bakke og Troldsting fra 1955. Derudover indgår Bulbjerg i habitatområdet Løgstør Bredning, Vejlerne og Bulbjerg.
