Với mục đích khai thác và sử dụng bền vững tiềm năng nguồn tài nguyên thiên nhiên vô giá, đi đôi với việc bảo tồn, phát huy các giá trị của di tích thắng cảnh cấp quốc gia này.
Theo đó, 250 km2 diện tích của vịnh được đưa vào khu vực bảo vệ I của danh thắng. Diện tích này được phân làm 5 vùng chức năng phục vụ du lịch vào bảo tồn sinh thái biển: Dải bờ biển từ đèo Cù Hinh đến mũi Kê Gà được quy hoạch thành bộ mặt của thành phố Nha Trang với các dịch vụ du lịch trên bờ. Khu vực cửa sông Cái, sông Quán Trường được quy hoạch thành khu cảnh quan sinh thái. Khu vực tây nam vịnh với các đảo: Hòn Một, Hòn Tre, Hòn Tằm, Trí Nguyên được quy hoạch thành các trung tâm du lịch trên vịnh. Khu vực hòn Mun, Hòn Nọc là vùng lõi bảo tồn sinh thái biển, hạn chế tối đa việc khai thác phục vụ du lịch và nghiêm cấm tuyệt đối việc xây dựng các công trình hạ tầng trên các đảo này. Riêng khu vực phía bắc đảo Hòn Tre được quy hoạch thành khu resort cao cấp.
Đầu tháng 1-2008, UBND tỉnh Khánh Hòa đã chỉ đạo các ngành chức năng không cấp giấy phép xây dựng đối với các công trình mới lấn biển khi chưa được cơ quan chuyên quản lý về di sản văn hóa phê duyệt; yêu cầu các chủ đầu tư trong khu vực bảo vệ I của vịnh Nha Trang nếu chưa đủ thủ tục pháp lý phải tạm dừng việc thi công. Đối với các công trình tuy đã xây dựng hoàn thành nhưng có vi phạm thì thực hiện ngay việc bồi hoàn thảm thực vật để giữ gìn cảnh quan thiên nhiên của vịnh.