里海有海豚，海象，海豹，鲨鱼，鱿鱼等。因为里海拥有与海洋相似的生态系统，海运业发达。里海在地理学上属性为‘海迹湖’，它与黑海最后分离成为一个内陆湖泊，距今不过1.1万多年。里海虽称海，但却是一个巨大的内陆咸水湖，之所以叫海，是因为面积足够大，以及其性质偏向于海水，如颜色，海滩等。
湖面总面积超过37万平方公里，里海的水是咸的，有许多水生动植物也和海洋生物差不多。虽然里海被称为世界上最大的咸水湖， 但它是古老地中海的一部分，曾与地中海连接，湖中也有多种海洋生物，而后来由于大陆漂移，致里海与地中海分开，成为一个大的湖泊，因此至今里海仍有不少与地中海相似之处。
里海生物资源丰富，既有鲟鱼、鲑鱼、银汗鱼等各种鱼类繁衍，也有海豹等海兽栖息。约有850种动物和500多种植物；尽管对于如此浩阔的水体而言生物种类数量较低，其中许多物种却是其特有的。蓝绿藻和矽藻构成生物量最大的集团，还有数种红藻与褐藻。
一直受到盐度变化的极大影响包括鲟、鲱、狗鱼、鲈和西鲱鱼；数种软体动物；以及包括海绵在内的其他各种微生物。约15种北冰洋型（如里海海豹）和地中海型物种充实基本动物。里海长期以来一直以其鲟著称，产量约占世界渔获量的4/5。在水位下降和随之而来的条件最有利的产卵场干涸的长时期内，鲟数量锐减。已经采取一些包括禁止在公海捕鲟及推行水产养殖在内的措施，以图改善这一状况。