A Área Marinha Protegida de Capo Carbonara, criada em 1998, abrange 86 quilómetros quadrados de costa onde promontórios de granito mergulham em águas que abrigam pradarias de Posidónia mais antigas do que a maioria das cidades europeias. Villasimius situa-se no limite oriental desta reserva, uma antiga aldeia de pescadores transformada em porta de entrada para uma linha costeira que o Ministério do Ambiente italiano classifica entre as doze com maior biodiversidade do Mediterrâneo. A zona protegida estende-se de Punta Molentis, a norte, a Capo Boi, a sul, contornando a ilha desabitada de Serpentara e o seu farol do século XIX, ainda operacional sob controlo automatizado desde 1989. A criação da reserva seguiu-se a décadas de ancoragem e pesca de arrasto não regulamentadas que destruíram as pradarias de ervas marinhas em todo o sul da Sardenha. Hoje em dia, as águas da Zona A — que cobrem cerca de 30% da área protegida — proíbem todo o tráfego motorizado, exceto embarcações de investigação autorizadas e operadores turísticos licenciados, que devem manter limites de velocidade inferiores a cinco nós e ancorar apenas em corredores arenosos designados. A recuperação tem sido mensurável: as populações de garoupas aumentaram 240% entre 2002 e 2019, e as tartarugas-cabeçudas agora desovam em três praias da reserva a cada verão, um comportamento ausente desta costa durante a maior parte do século XX. O acesso de barcos funciona ao abrigo de um sistema de quotas gerido pelo Consorzio di Gestione, a entidade que supervisiona todo o tráfego marítimo comercial. Os operadores recebem licenças sazonais limitadas a 18 umbilical ou embarcações por dia durante julho e agosto, com partidas concentradas no Porto Turistico di Villasimius, uma marina construída em 2004 com 300 postos de amarração e instalações de abastecimento em conformidade com as normas da UE sobre poluição marinha. O sistema de quotas, controverso quando foi introduzido em 2011, manteve a pressão dos visitantes abaixo do limiar identificado no estudo de capacidade de carga da reserva de 2015, que estabeleceu um máximo de 450 visitantes diários em todos os tipos de passeios para evitar danos causados pelas âncoras nas pradarias de ervas marinhas. A maioria dos operadores segue uma rota em direção ao sudeste: partida da marina, uma passagem lenta ao longo das falésias de granito de Capo Carbonara, onde falcões-peregrinos nidificam na primavera, e depois ancoragem em Cala Caterina ou Punta Molentis para snorkeling sobre as pradarias de Posidónia que brilham em tons verde-âmbar sob o sol do meio-dia. A Ilha de Serpentara fica a 1,8 milhas náuticas da costa, acessível apenas a barcos autorizados; a sua enseada ocidental oferece a água mais límpida da reserva, com visibilidade que frequentemente ultrapassa os 25 metros em tempo calmo. O trajeto de regresso inclui normalmente uma passagem pela Isola dei Cavoli, um segundo ilhéu desabitado para onde os falcões-da-rainha migram a cada outono, e onde ainda se ergue uma torre de vigia espanhola construída em 1591, cujos blocos de calcário estão manchados de cor-de-laranja por séculos de líquenes. O tempo molda a temporada: o vento maestrale, que sopra de noroeste, pode reter os barcos no porto durante dias em maio e outubro. A maioria dos capitães prefere junho e setembro, quando o mar acalma e a temperatura da água se mantém entre os 22 e os 24 graus Celsius, quente o suficiente para snorkeling prolongado sem fato de mergulho. Agosto traz as condições mais calmas, mas também a maior procura, tornando-se necessária a reserva com antecedência, uma vez que as licenças diárias esgotam com semanas de antecedência.