Sammen med Tved Klitplantage er Hanstholm Vildtreservat en del af Danmarks største samlede fredede areal på i alt 6.500 ha. Vildtreservatet er opkøbt af Thy Statsskovdistrikt i årene op til 2. verdenskrig for Jagtfondens midler. Hovedparten af reservatet ligger på den tidligere havbund og består af klitter og hede. Mellem klitterne ligger sumpe, talløse lavvandede kær og flere søer, der lyser op i den ellers øde og ensformige klithede. Klithedens planter er typisk hedelyng, revling og hjelme på tørre partier, mens klokkelyng, porse og pil gror i fugtige områder. Små fyrreplantager ligger på tidligere vandreklitter og binder sandet. For at forhindre, at klitheden gror til med fyrreskov, må selvsåede bjergfyr jævnligt fjernes.
Dette landskab har sine særlige fugle. Den sjældne, lille vadefugl Tinksmeden er en almindelig ynglefugl i de våde områder. Halvdelen af landets ynglebestand
findes i reservatet. Hertil kommer sjældne ynglefugle som trane og hjejle. Er man heldig ses havørn eller fiskeørn svævende over reservatet.

For at give ro i yngletiden er vildtreservatet lukket for færdsel mellem 1. april og 15. juli. Den centrale del med de mange vådområder er lukket for færdsel hele året. Se også kortet i brochuren om Hanstholm Vildtreservat .

Nors Sø indgår i Hanstholm reservatet. I stenalderhavet var søen en havbugt, der ved landhævninger og sandflugt senere blev afskåret fra havet. Søens største dybde er 20 meter. Den har kun underjordiske tilløb og er en af landets reneste søer med flere sjældne vandplanter. I søen lever blandt andre gedde, aborre, skalle, ål og laksefisken helt.