Der Piburger See wurde bereits 1929 zum Naturdenkmal erklärt. Heute umfasst das Landschaftsschutzgebiet Achstürze - Piburger See (seit 1983) die Umgebung des Sees sowie die taleinwärts gelegenen Achstürze und den Habicher See (gesamt ca. 200 ha).
Die Entstehung des Sees verdanken wir einer Naturkatastrophe. Ursprünglich war der Seegrund eine alte Talfurche parallel zum Ötztal. Nach der letzten Eiszeit versperrte ein gewaltiger Bergsturz diese Mulde, wodurch sich der See aufstaute. Bis heute zeugt der urige Blockwald rund um den See von diesem Ereignis. Im Sommer erwärmt sich das Wasser an der Oberfläche auf bis zu 24°C, am Seegrund in 25m Tiefe herrschen hingegen das ganze Jahr hindurch kühle 4°C vor. Die angenehme Temperatur und das weiche Wasser machen ihn nicht nur zu einem beliebten Badesee, sondern auch zu einem ganz besonderen Lebensraum für viele Tier- und Pflanzenarten. Der Piburger See dürfte einer der am besten wissenschaftlich untersuchten Seen in Tirol sein. Seit 1931 werden am See gewässerkundliche Untersuchungen durchführt, seit 1975 läuft ein intensives Untersuchungsprogramm mit regelmäßigen Kontrollen durch die Universität Innsbruck.