Zbiornik znajduje się w granicach Sulejowskiego Parku Krajobrazowego, który należy do Zespołu Parków Krajobrazowych Województwa Łódzkiego. Pod względem przyrodniczym najciekawsza jest cofka zbiornika (fragment powyżej Barkowic) oraz środkowa część akwenu – wyspy w rejonie Bronisławowa. Miejsca te zostały objęte ochroną poprzez ustanowienie użytków ekologicznych „Na Murowańcu” oraz „Bronisławów”. Głównym przedmiotem ochrony są tu siedliska ptaków wodnobłotnych, jednocześnie są to ważne miejsca rozrodu płazów. Chociaż w ostatnich latach awifauna lęgowa zbiornika staje się coraz uboższa, pełni on istotną rolę jako miejsce odpoczynku i żerowania ptaków podczas wędrówek. Spośród ssaków objętych ochroną warto wymienić bobra europejskiego i wydrę, które rozwinęły tu silne populacje. Zbiornik Sulejowski jest bardzo intensywnie wykorzystywany przez wędkarzy. W jego wodach najczęściej występują: płoć, leszcz, krąp, karp, okoń, szczupak, sandacz, sum i inne. Skład ichtiofauny wzbogacany jest poprzez zarybienia, dzięki czemu można spotkać także takie gatunki jak: jaź, brzana, kleń, czy świnka.