Du fait de son classement en zone protégée, l'accès au lac de Grand-lieu est restreint. Historiquement, le lac était en quasi-totalité une zone privée. Son dernier propriétaire, le parfumeur Jacques Guerlain, en a fait don à l'État français en 1980 en demandant que la gestion de la réserve naturelle soit confiée à la Société nationale de protection de la nature, qui est chargée, depuis cette date, de la valorisation du site.
Le 15 décembre 2008, les 650 hectares gérés par la Fédération des chasseurs de Loire-Atlantique ont été classés en Réserve naturelle régionale par le conseil régional des Pays de la Loire.
Une étude a été conduite et pourrait conduire à la mise en oeuvre d'un projet raisonné de valorisation reposant, en particulier, sur une ouverture limitée au public et une restauration des boisements.
La navigation y est interdite, sauf pour six pêcheurs professionnels qui possèdent une autorisation spéciale.
Avec une topographie très peu marquée, des contours mouvants et une végétation malaisée à traverser sur son pourtour, le lac de Grand lieu est difficile d'accès. Hormis lors des crues d'hiver, il n'est directement accessible qu'à quelques endroits bien précis, comme à Bouaye au nord, ainsi qu'à Saint-Aignan-Grandlieu au lieu dit la Pierre Aigüe, à la maison des pêcheurs de Passay à La Chevrolière à l'est, il est également visible depuis le sommet du clocher de l'église de Saint-Lumine-de-Coutais au sud-ouest.
Le lac accueille une faune ornithologique exceptionnelle particulièrement bien captée par un photographe local, Erwan Balança, qui en a tiré un ouvrage Grand-Lieu un lac tropical en pays Nantais.
La légende du cheval Mallet, qui connaît quelques variantes locales, semble étendue à toute la région du lac de Grand-Lieu - autour duquel ce cheval était censé se promener - dans ce qui s'appelait la Loire-Inférieure et l'Aunis à l'époque où ce cheval de couleur blanche qui semble ordinaire est rencontré au hasard de la route, généralement par des paysans et des voyageurs qui reviennent d'une longue veillée, et les tente en leur proposant de monter en selle, ou les y oblige. Le cheval Mallet part alors dans une course folle, rapide comme l'éclair, il n'est arrêté ni par les océans ni par les continents. La chevauchée se termine toujours au matin par la mort du cavalier, qui est jeté à terre et meurt généralement sur le coup,, ou alors est piétiné à mort par sa monture, ou encore jeté dans un précipice ou dans une fontaine. Des traces de sabot « à la forme étrange » pouvaient être retrouvées à côté du corps.