서천갯벌은 금강 하구에 인접해 있다. 이 지역은 우리나라 3대 철새도래지 중 하나이기 때문에 겨울이 되면, 많은 철새들이 찾는 곳이다. 국토해양부는 2008년 1월 29일에 충청남도 서천군 일원의 갯벌 16.5㎢를 습지보호지역으로 지정했다. 2009년 12월 2일에는 우리나라에서 13번째로 람사르습지에 등록되었다. 등록면적은 15.3㎢이다.
서천갯벌 습지보호지역은 검은머리물떼새로 유명한 유부도 인근 갯벌(3㎢)과 갯벌체험 활동이 활발하게 이루어지고 있는 선도리 · 장포리 등지의 갯벌(13.5㎢)로 구성되어 있다. 서천갯벌은 새만금 갯벌이 사라진 후 금강하구에 남아있는 유일한 하구갯벌이다.
썰물 때 금강하구둑의 배수갑문을 열면 강물이 바다로 유입되며 바닷물과 섞이는 기수역(汽水域)이 형성되는데, 서천갯벌은 이 같은 기수역에 위치하고 있다. 하지만, 현재는 금강호의 물을 농업용수로 이용하고 있어 장마철이나 홍수 시에 피해예방차원에서 배수갑문을 개방하고 있다. 따라서 밀물과 썰물 때 민물과 바닷물이 섞이는 경우가 없어 기수역은 옛이야기가 되었다.
1989년에 국가산업단지인 장항산업단지가 지정되면서 서천갯벌 지역은 매립될 위기에 처하였다. 서천지역에서는 원안대로 서천군 장항지역에도 산업단지 조성을 요구하는 등 반발 끝에 결국 2007년 6월 8일에 서천군이 국립해양생물자원관, 국립생태원 등 여러 가지 대안사업을 수용하는 협약에 서명하면서 갯벌을 보호하게 되었다.
2005년에 실시한 ‘서천군 습지 보호를 위한 갯벌 생태조사’에서 서천갯벌은 어류 125종, 기타 수산 · 생물 60여 종이 출현하는 최상급 갯벌로 평가받았다. 이 지역에는 환경부 지정 멸종위기야생동물 Ⅰ급인 노랑부리백로 · 노랑부리저어새 · 저어새 · 넓적부리도요 · 청다리도요사촌, 멸종위기야생동물 Ⅱ급인 검은머리물떼새 · 알락꼬리마도요 · 황초롱이 · 쇠부엉이 · 큰고니 · 개리 · 큰기러기 · 흰목물떼새 · 검은머리갈매기 등의 조류가 살고 있다.
서천갯벌에는 물새류 74종과 맹금류 5종을 비롯해 모두 101종의 새들이 서식한다. 또한 갑각류 게류의 칠게와 옆길게, 연체동물 복족류의 서해비단고둥 등 저서동물이 살고 있다. 이곳에서는 다모류 43종, 갑각류 24종, 연체동물 18종, 극피동물 1종, 기타동물 9종 등 모두 95종의 저서동물이 살고 있는 것으로 밝혀졌다.
염생식물로는 갈대, 천일사초, 해홍나물, 칠면초, 갯잔디, 갯쇠보리 등이 있으며, 17과 33속 44종 1품종의 염생식물 및 사구식물이 서식하고 있다.