Środowisko przyrodnicze Obszar Tulum położony jest w ekosystemie nizinnego lasu tropikalnego półwyspu Jukatan, który charakteryzuje się dużą bioróżnorodnością oraz obecnością licznych gatunków roślin i zwierząt typowych dla lasów tropikalnych. W okolicy występują m.in. lasy wiecznie zielone, namorzyny w strefie przybrzeżnej oraz rozległe systemy krasowe z cenotami, które stanowią ważne źródło wody słodkiej i unikalne środowisko przyrodnicze. Region jest także częścią większych obszarów chronionych, w tym rezerwatu biosfery Sian Ka'an, wpisanego na listę UNESCO, który obejmuje zarówno ekosystemy lądowe, jak i morskie. Intensywny rozwój turystyki i urbanizacji w Tulum powoduje jednak szkody przyrodnicze.
Klimat Tulum charakteryzuje się klimatem tropikalnym wilgotnym, z wysokimi temperaturami przez cały rok i wyraźnym podziałem na porę suchą oraz deszczową. Średnie temperatury wahają się zwykle od około 24°C w najchłodniejszych miesiącach do ponad 30°C latem, przy wysokiej wilgotności powietrza. Pora deszczowa trwa zazwyczaj od maja do października i wiąże się z intensywnymi, lecz krótkotrwałymi opadami oraz możliwością występowania huraganów.