В Каспийском море обитает 1809 видов и подвидов животных, из них свободноживущих беспозвоночных 1069, паразитических — 325 видов и позвоночных животных — 415 видов. Выделяются 5 групп свободноживущих животных (1172 вида). Каспийская автохтонная фауна. Общее число автохтонов — 513 видов или 43,8% всей фауны, к которым относятся сельди, бычки, моллюски и др. Арктические виды. Общее число арктической группы составляет 14 видов и подвидов, или лишь 1,2% всей фауны Каспия (мизиды, морской таракан, белорыбица, каспийский лосось, каспийский тюлень и др.). Основу арктической фауны составляют ракообразные (71,4%), которые легко переносят опреснение и обитают на больших глубинах Среднего и Южного Каспия (от 200 до 700 м), так как здесь в течение всего года удерживаются наиболее низкие температуры воды (4,9−5,9°С). Средиземноморские виды. Это 2 вида моллюсков, игла-рыба и др. В начале 20-х годов нашего столетия сюда проник моллюск митиелястр, позже 2 вида креветок (с кефалями, при их акклиматизации), 2 вида кефалей и камбала. Некоторые средиземноморские виды проникли в Каспий после открытия Волго-Донского канала. Средиземноморские виды играют существенную роль в кормовой базе рыб Каспийского моря. Пресноводная фауна (228 видов). К этой группе относятся проходные и полупроходные рыбы (осетровые, лососевые, щуковые, сомовые, карповые, а также, коловратки). Морские виды. Это инфузории (386 форм), 2 вида фораминифер. Особенно много эндемиков среди высших ракообразных (31 вид), брюхоногих моллюсков (74 вида и подвида), двустворчатых моллюсков (28 видов и подвидов) и рыб (63 вида и подвида). Обилие эндемиков в Каспийском море делает его одним из самых своеобразных солоноватых водоемов планеты. Каспийское море дает более 80% мировых уловов осетровых рыб, основная часть которых приходится на Северный Каспий. Для увеличения уловов осетровых, резко снизившихся в годы падения уровня моря, осуществляется комплекс мер. Среди них — полный запрет лова осетровых в море и регулирование его в реках, увеличение масштабов заводского разведения осетровых.
Растения. Высшие растения Каспийского моря представлены всего пятью видами. Это морская трава зостера, рдест гребенчатый, наяда морская, руппия спиральная и руппия морская. Рдесты распространены в прибрежных зонах, наяда — в основном в заливах Каспийского моря, там же встречаются и руппии. Зостера — морская трава, обитает на песчаных, песчано-ракушечных грунтах. Преобладают в Каспийском море (как в любом другом морском бассейне) низшие растения — водоросли. Их во флоре Каспийского моря насчитывается более 700. Преобладают зеленые, сине-зеленые водоросли и диатомовые водоросли (соответственно — 139, 203 и 292 вида).
