Le plateau continental peu profond de la baie et les conditions hivernales calmes créent une zone de repos naturelle pour les mères et les baleineaux, faisant de l'observation des baleines à Dunsborough l'une des expériences cétacées les plus fiables de la côte australienne. Le peuple indigène Wardandi de la région a suivi les mouvements des baleines pendant des millénaires, intégrant des schémas saisonniers dans des cycles de chants qui guidaient la pêche et les cérémonies.
Le Dunsborough Yacht Club, point de départ de la plupart des excursions d'observation des baleines, se trouve sur Geographe Bay Road, sur la bordure nord abritée de la baie. Les opérateurs commerciaux ont commencé à organiser des sorties d'observation des baleines à petite échelle au début des années 1990, mais l'industrie s'est rapidement développée après 2005, lorsque les enquêtes du Service des Parcs et de la Faune ont confirmé que les populations de baleines à bosse se rétablissaient de 11 % par an à la suite du moratoire de la Commission baleinière internationale. En 2018, la population était revenue à ses niveaux d'avant la chasse à la baleine, et Geographe Bay est devenue un point central de l'écotourisme. La saison d'observation des baleines à Dunsborough attire désormais plus de 28 000 visiteurs par an, l'activité culminant entre fin septembre et début novembre, lorsque les baleines à bosse se dirigeant vers le sud s'attardent dans la baie pour allaiter leurs baleineaux avant la poussée finale vers les aires d'alimentation de l'Antarctique.
Les biologistes marins classent la baie comme habitat de repos essentiel en vertu de la loi sur la protection de l'environnement et la conservation de la biodiversité. Les navires doivent rester à 100 mètres des baleines et à 200 mètres des mères accompagnées de leurs baleineaux, bien que des sauts hors de l'eau, des battements de queue et des observations verticales (spy-hopping) se produisent souvent à moins de 50 mètres des bateaux stationnaires. Les baleines franches australes entrent occasionnellement dans la baie entre juillet et septembre, identifiables par leur souffle en forme de V et l'absence de nageoire dorsale. Les écotours d'observation des baleines à Dunsborough incluent désormais des hydrophones, permettant aux passagers d'entendre les appels à basse fréquence que les mâles diffusent pendant la parade nuptiale — des gémissements qui portent jusqu'à 20 kilomètres sous l'eau. La biodiversité marine de la région s'étend au-delà des cétacés : des grands dauphins patrouillent dans les eaux peu profondes toute l'année, et des otaries à fourrure d'Australie se reposent sur les affleurements rocheux voisins.
La bathymétrie de la baie — des profondeurs allant de 8 à 45 mètres à moins de cinq kilomètres du rivage — crée des conditions idéales pour l'activité en surface. Les baleines à bosse sautent le plus fréquemment dans des eaux entre 15 et 30 mètres de profondeur, un comportement que les scientifiques attribuent à l'élimination des parasites, à la communication ou au jeu. Les opérateurs partant du Dunsborough Yacht Club signalent des observations lors de 94 % des excursions pendant les mois de pointe, un taux de réussite plus élevé que la plupart des sites australiens comparables. La combinaison de points de lancement accessibles, d'eaux protégées et d'un calendrier de migration prévisible a établi la région comme une référence pour le tourisme responsable axé sur les baleines.
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