Auch für Wander- und Naturfreunde bietet der Hohentwiel einiges. Als ehemaliger Vulkanschlot steht er mit seiner Flora und Fauna, die eine besondere Artenvielfalt aufweist, unter Naturschutz.
Vor neun Millionen Jahren war der Hegau eine aktive Vulkanlandschaft. Das erkaltete Magma formte die Region, wie sie sich heute dem Besucher präsentiert. In den Eiszeiten wurde der äußere, weichere Tuffstein des Vulkankegels abgetragen, sodass nur der steil aufragende Fels des Hohentwiel stehen blieb.
Der Hohentwiel steht seit 1941 mit einer Fläche von 108 ha unter Naturschutz. Er bietet mit seiner Festungsruine, den schroffen Felswänden, dem urtümlichen Wald und den blütenreichen Magerrasen außergewöhnliche Lebensbedingungen für eine ganz besondere Pflanzen- und Tierwelt und ein faszinierendes Kultur- und Naturerlebnis. In den Burgruinen tummeln sich zahlreiche Mauereidechsen, in den Felsen brüten Wanderfalke und Kolkrabe. Mehrere Pflanzenarten aus den mittelalterlichen Burggärten haben sich bis heute gehalten, teilweise sogar vermehrt und ausgebreitet. Das Naturschutzgebiet lässt sich auch über den Naturpfad erkunden.
