Unita a Pellestrina dalla diga artificiale dei "murazzi", l'Oasi costituisce il lembo meridionale dei lidi che, da Cavallino a Chioggia, separano la laguna di Venezia dal mare. Nel 1911, con la costruzione della diga foranea, la sua morfologia originaria (una scanno sabbioso stretto e lungo) subisce un profondo cambiamento. La diga, infatti, intercettando i sedimenti sabbiosi portati dalla corrente marina, determina un rapidissimo avanzamento dell'arenile. Tale processo continua anche ai nostri giorni, registrando, negli ultimi 4 anni, un avanzamento della linea di costa di circa 11 metri.


L'Oasi conserva, grazie al suo relativo isolamento, uno degli ambienti dunali più integri di tutto l'alto Adriatico e vanta, nonostante le ridotte dimensioni, una straordinaria ricchezza faunistica: è situata, infatti, su una delle più importanti rotte migratorie d'Italia e moltissime specie d'uccelli (180 censite complessivamente sino al 2007) la utilizzano in autunno e primavera per riposarsi e nutrirsi prima di riprendere il viaggio.
Per le sue valenze naturalistiche Ca' Roman è un Sito di Importanza Comunitaria (SIC) e Zona di Protezione Speciale (ZPS).
Tra le specie sedentarie si osservano il Martin pescatore, il Gabbiano comune, il Gabbiano reale ed il candido Gabbiano corallino. Tra gli ospiti estivi spiccano il crepuscolare Succiacapre, l'elusivo Assiolo e il coloratissimo Gruccione.
Nel periodo invernale lo Sparviero, il Falco pellegrino ed il Falco di palude battono Ca' Roman all'incessante ricerca di prede, mentre, nel mare e nella laguna che circondano l'Oasi, sono presenti numerosi uccelli provenienti dal nord Europa: lo Svasso piccolo, lo Svasso maggiore e lo Smergo minore.
L'Occhiocotto e lo Zigolo nero testimoniano con la loro presenza il carattere termofilo di Ca' Roman.
Vanto e principale motivo di istituzione dell'Oasi sono le colonie nidificanti di Fratino e Fraticello.