Mellum zählt zu den letzten Naturparadiesen in Deutschland. Es ist eine von drei unbewohnten Inseln im Nationalpark "Niedersächsisches Wattenmeer". Die Natur ist hier strengstens geschützt und die Insel darf nur mit einer Ausnahmegenehmigung der Nationalparkverwaltung betreten werden. Außerhalb der Brutzeit werden einige Exkursionen vom Mellumrat e. V., dem betreuenden Naturschutzverband, durchgeführt.
Anfangs war Mellum eine Insel der Seeschwalben. Mit der Veränderung der Vegetation änderte sich die Zusammensetzung der Brutvogelarten. Es brüten hier etwa 4.000 Paare Silbermöwen und etwa 3.000 Paare Heringsmöwen, deren Rufe im Frühjahr und Sommer die Luft erfüllen. Unüberhörbar sind zudem die Rufe der Austernfischer, die auf Mellum mit mehr als 350 Brutpaaren vertreten sind.
Etwa 40 verschiedene Brutvogelarten werden jedes Jahr auf Mellum registriert. Weitere Brutvögel sind u.a. Kormoran, Löffler, Kornweihe, Rotschenkel, Schwarzkopfmöwe, Brand-, Fluß- und Küstenseeschwalbe.
Im Herbst und Frühjahr suchen Hunderttausende von Wat- und Wasservögeln die Insel und die sie umgebenden Sandplaten und Wattflächen auf. Hier können sie ungestört rasten und fressen - entscheidende Voraussetzungen, um das nötige Fettpolster für den Weiterflug ins Winterquartier oder in das Brutgebiet anlegen zu können.