Mục tiêu chung là bảo vệ và bảo tồn nguồn lợi thủy sản, các loài sinh vật biển, loài quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng, loài có giá trị kinh tế, khoa học sống trong khu bảo tồn; bảo vệ môi trường và các hệ sinh thái, cảnh quan tự nhiên; bảo tồn đa dạng sinh học biển gắn với phát triển du lịch sinh thái bền vững, cải thiện sinh kế của cộng đồng ngư dân địa phương, góp phần phát triển kinh tế biển; tăng cường sự tham gia của cộng đồng trong việc bảo tồn và phát triển đa dạng sinh học biển.
Phạm vi khu bảo tồn biển gồm: Cụm đảo Hòn Khoai, phạm vi ranh giới khu bảo tồn biển kéo dài từ đầu đến cuối và song song với đảo Hòn Khoai hướng ra phía biển về phía tây bắc. Điểm gần nhất cách bờ (Khu du lịch Khai Long) khoảng 9,15km và cách cửa biển Đất Mũi khoảng 14,2km.
Cụm đảo Hòn Chuối: Phạm vi ranh giới khu bảo tồn biển được xác định từ mép đảo ra phía biển 2,5km xung quanh đảo Hòn Chuối nối liền với Hòn Hàng. Điểm từ trung tâm đảo Hòn Chuối cách cửa biển Sông Đốc khoảng 33,4km và cách cửa biển Cái Đôi Vàm khoảng 31,2km.
Cụm đảo Hòn Đá Bạc: Phạm vi ranh giới khu bảo tồn biển được xác định từ kè chắn sóng hiện hữu kéo dài bao trùm toàn bộ khu vực thả rạn nhân tạo tại vùng biển Khánh Bình Tây. Điểm xa nhất cách cửa biển Hòn Đá Bạc khoảng 19,8km và cách vuông góc với đường bờ xã Khánh Bình Tây Bắc khoảng 19,5km.
Khu bảo tồn biển tỉnh Cà Mau có tổng diện tích 27.000ha. Trong đó, diện tích các phân khu chức năng 18.000ha (phân khu bảo vệ nghiêm ngặt 3.000ha, phân khu phục hồi sinh thái 11.230ha và phân khu dịch vụ - hành chính 3.970ha) và vùng đệm 9.000ha.
