La Jolla Cove se trouve au centre du parc sous-marin de San Diego-La Jolla, une zone marine protégée de 2 400 hectares créée en 1971 et figurant parmi les premières réserves de ce type en Californie. Les falaises de granit de l'anse abritent une série de sept grottes marines creusées au fil des millénaires par la houle du Pacifique, dont la plus grande — la Sunny Jim Cave — s'étend sur 44 mètres à l'intérieur des terres et s'ouvre à la lumière du jour par un puits creusé en 1902. La politique de non-prélèvement de la réserve a fait des forêts de varech locales l'une des plus denses de la côte sud de la Californie, avec des tiges atteignant 18 mètres depuis le fond marin et abritant plus de 150 espèces de poissons. Le rassemblement de requins-léopards qui arrive chaque été entre juin et décembre représente l'un des regroupements de requins côtiers les plus fiables d'Amérique du Nord. Les femelles retournent dans les eaux peu profondes entre La Jolla Shores et l'anse pour gestation dans les canaux de sable plus chauds, souvent visibles en groupes dépassant 50 individus. Ce phénomène attire des biologistes marins de la Scripps Institution of Oceanography, dont le campus borde la réserve à trois kilomètres au nord. La visibilité sous l'eau est en moyenne de 5 à 8 mètres toute l'année, s'améliorant jusqu'à 12 mètres en automne lorsque les efflorescences algales diminuent. Les opérateurs d'excursions en kayak et snorkeling partent de La Jolla Shores, à 400 mètres au nord de l'anse, où la plage de sable offre une entrée plus facile que le rivage rocheux de l'anse. Les prestataires reçoivent des permis de la ville pour guider des groupes à travers la réserve et entrer dans cinq des sept grottes, chacune nommée pour sa signature acoustique ou visuelle — la Clam's Cave produit un écho résonnant, tandis que l'Emerald Cave brille d'un vert éclatant lorsque la lumière du soleil se réfracte à travers son entrée immergée. Les excursions se concentrent durant les heures matinales lorsque le vent reste inférieur à 10 nœuds et que le brouillard marin se dissipe au large, généralement vers 10h00. Les vents d'ouest de l'après-midi augmentent le clapotis de surface et réduisent la visibilité sous-marine à mesure que les sédiments sont remués le long de la ligne de varech. La réserve interdit la pêche, la collecte de coquillages et le dérangement de la vie marine, sous la surveillance des sauveteurs stationnés à l'anse toute l'année. Les contrevenants s'exposent à des citations en vertu du Code de la pêche et du gibier de Californie. Ces réglementations ont permis aux populations de Garibaldi — le poisson marin officiel de l'État — de rebondir depuis les années 1980, et leurs corps orange néon marquent désormais presque chaque amas de rochers en dessous de 6 mètres. Les otaries de la colonie voisine à Point La Jolla s'approchent fréquemment des snorkelers, en particulier les juvéniles qui explorent les palmes des combinaisons. Les animaux sont protégés par la loi sur la protection des mammifères marins ; toucher ou poursuivre ces animaux entraîne des sanctions fédérales.