Langs med Nordsamsøs vestkyst strækker vældige bakkeformationer sig, afbrudt af tværgående, dybe dale og smeltevandskløfter, de såkaldte skår. Møgelskår er det smukkest udformede af disse skår.
Bakkedragene på Nordsamsø blev dannet under den sidste istid, Weichselistiden (for 70-100.000 år siden). I disse årtusinder bevægede isen sig flere gange frem og tilbage, og langs kystlinien på Nordsamsø ses spor af tre isfremstød. Moræneaflejringer i klinterne langs kysten fortæller om disse forhold.
Samsø var i stenalderen delt i to selvstændige øer, Nordøen og Sydøen. Havet lå dengang, for mellem 6.000 og 3.500 år siden, ca. 2,5 m over det niveau, det har i dag. Ved Issehoved ses stadig de gamle revler fra stenalderhav helt inde foran klinterne. Havsænkning, landhævning og aflejringer bandt derefter i løbet af flere årtusinder de to øer sammen til Samsø. Nordby er, som de fleste af Samsøs større byer, der ender på -by, anlagt i vikingetiden.
Udviklingen i den jordbrugsmæssige anvendelse af landskabet har i de sidste par århundreder medført flere hegn og mange småplantninger; men dog således, at det åbne landskab til stadighed har bevaret sit smukke særpræg. Den dårligste landbrugsjord blev efterhånden opgivet med en gradvis tilgroning til følge. Disse kulturpåvirkninger har medført, at Nordby Bakker i dag henligger dels som ager og dels som græsningsoverdrev, hvor bjergfyr, slåen og gyvel er på fremmarch på grund af den nu manglende kreaturgræsning.
Ved kysterne påNordøen findes et rigt fugleliv med bl.a. edderfugl, toppet skallesluger, gravand, strandskade og havterne, og i talrige småhuller øverst i klinterne har digesvalerne deres bo. I Kragemosen er der mange ynglefugle, og mosen er som det eneste ferskvandsområde i miles omkreds en vigtig lokalitet for ande -og vadefugle