A formação desta ilha vulcânica deixou muitas maravilhas naturais para explorar. A ilha da Santa Maria é um destino popular para caminhantes e observadores de aves, com numerosos trilhos pelo campo e espécies raras de aves nas florestas e zonas costeiras.

O Pico Alto é o ponto mais alto da ilha, a pouco menos de 600 m acima do nível do mar, e de lá tem-se uma fantástica vista panorâmica de toda a ilha. Na Ribeira de Maloás, encontra-se uma impressionante cascata de 20 m de altura no vale da ribeira, formada quando a lava fluiu para o mar. Paisagens de cores vivas podem ser encontradas no "deserto vermelho" do Barreiro da Faneca, um terreno com tons vermelhos e alaranjados e de textura argilosa. Uma prova de que a ilha esteve debaixo de água até há alguns milhares de anos pode ser encontrada na Pedreira do Campo, onde a ribeira basáltica alberga numerosos fósseis de organismos marinhos. Também é possível admirá-los no Centro de Interpretação Ambiental Dalberto Pombo, em Vila do Porto, a maior cidade da ilha.

O extenso litoral da ilha também apresenta uma grande variedade de atividades de lazer. Visite as praias de areia branca e as piscinas naturais, sendo a mais famosa a Praia Formosa, conhecida pela sua areia fina, águas límpidas e ondas propícias ao surf. As enseadas convidam à pesca, ao mergulho e ao parapente. Há também muitas cavernas naturais onde se podem descobrir grutas com estalactites e estalagmites, como a gruta do Ilhéu de Romeiro com o seu cais natural interior, ou a Furna de Santana e a Gruta do Figueiral. Se quiser ver não só fósseis mas também animais vivos, as Ilhas Formigas são um ótimo local para a observação de aves e o mergulho.