La Jolla Cove liegt im Zentrum des San Diego-La Jolla Underwater Park, einem 6.000 Hektar großen Meeresschutzgebiet, das 1971 gegründet wurde und zu den ersten derartigen Reservaten in Kalifornien zählt. Die Granitklippen der Bucht schützen eine Reihe von sieben Meereshöhlen, die über Jahrtausende durch die Brandung des Pazifiks geformt wurden. Die größte davon – die Sunny Jim Cave – erstreckt sich 145 Fuß landeinwärts und öffnet sich durch einen 1902 gebohrten Schacht zum Tageslicht. Die strikte Fangverbotsrichtlinie des Reservats hat dazu geführt, dass die Kelpwälder hier zu den dichtesten entlang der südkalifornischen Küste gehören, wobei die Stängel bis zu 60 Fuß vom Meeresboden aufragen und über 150 Fischarten beherbergen. Die Ansammlung von Leopardenhaien, die jeden Sommer zwischen Juni und Dezember eintrifft, stellt eine der verlässlichsten küstennahen Haiansammlungen in Nordamerika dar. Die Weibchen kehren in die flachen Gewässer zwischen La Jolla Shores und der Bucht zurück, um in den wärmeren Sandkanälen zu gebären; oft sind sie in Gruppen von über 50 Individuen sichtbar. Das Phänomen zieht Meeresbiologen der Scripps Institution of Oceanography an, deren Campus zwei Meilen nördlich an das Reservat grenzt. Die Sichtweite im Wasser beträgt das ganze Jahr über durchschnittlich 15 bis 25 Fuß und verbessert sich im Herbst, wenn die Planktonblüte nachlässt, auf bis zu 40 Fuß. Anbieter von Kajak- und Schnorcheltouren starten von La Jolla Shores, eine Viertelmeile nördlich der Bucht, wo der Sandstrand einen einfacheren Einstieg bietet als die felsige Küstenlinie der Bucht. Die Anbieter erhalten von der Stadt Genehmigungen, um Gruppen durch das Reservat zu führen und fünf der sieben Höhlen zu befahren, von denen jede nach ihrer akustischen oder visuellen Besonderheit benannt ist – Clam's Cave erzeugt ein resonantes Echo, während Emerald Cave grün leuchtet, wenn Sonnenlicht durch den untergetauchten Eingang bricht. Die Touren konzentrieren sich auf die Morgenstunden, wenn der Wind unter 10 Knoten bleibt und sich der Meeresnebel typischerweise bis 10:00 Uhr auflöst. Nachmittägliche Westwinde verstärken den Wellengang an der Oberfläche und verringern die Unterwassersicht, da Sediment entlang der Kelplinie aufgewirbelt wird. Das Reservat untersagt das Angeln, das Sammeln von Muscheln und das Stören des Meereslebens, was von den ganzjährig in der Bucht stationierten Rettungsschwimmern durchgesetzt wird. Verstöße führen zu Anzeigen gemäß dem California Fish and Game Code. Die Vorschriften haben es den Beständen des Garibaldi – dem offiziellen Meeresfisch des Bundesstaates – ermöglicht, sich seit den 1980er Jahren zu erholen, und ihre neonorangen Körper markieren heute fast jede Felsansammlung unter 20 Fuß Tiefe. Seelöwen aus der nahegelegenen Kolonie am Point La Jolla nähern sich häufig Schnorchlern, insbesondere Jungtiere, die die Neoprenflossen untersuchen. Die Tiere stehen unter dem Schutz des Marine Mammal Protection Act; das Berühren oder Verfolgen der Tiere zieht bundesstaatliche Strafen nach sich.