Seit 1926 stehen die Externsteine und ihr Umfeld unter Schutz. Das 127 Hektar große Gebiet umfasst vielfältige Lebensräume, die aus dem langjährigen Zusammenspiel von Natur und Mensch entstanden sind. Seit 2004 genießt das Naturschutzgebiet zusätzlich einen europaweiten Schutz nach der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (sog. FFH-Gebiet) und dient somit der Bewahrung des europäischen Naturerbes.

Neben dem eigentlichen Felsmassiv gehören die trockenen Bergheiden, die Erlen-Eschen- und Weichholzauenwälder, die Übergangs- und Schwingrasenmoore sowie die Hainsimsen-Buchenwälder zu den durch die FFH-Richtlinie besonders geschützten Lebensräumen von gemeinschaftlichem Interesse. Der Nachweis des vom Aussterben bedrohten Eremiten, einem in großen Baumhöhlen lebendem Käfer, ist kennzeichnend für die hohe Bedeutung der Hudewaldrelikte im Gebiet.

Das Naturschutzgebiet Externsteine ist sowohl landschaftsgeschichtlich als auch naturkundlich von großem Interesse. Hierzu trägt u.a. die enge Verzahnung historischer Kulturlandschaften mit natürlichen Lebensräumen bei.