В р. Кальмиус и ее притоках развивается сложный комплекс водяной и водно-болотной растительности и не менее разнообразной фауны. Организмы, которые живут в реке, приобрели ряд адаптаций. Вода, предоставляя все необходимое для их существования, в то же время существенно меняется под влиянием их жизнедеятельности. Основными экологическими группами организмов в водоемах являются планктон, нектон и бентос. Планктон – водоросли, которые образуют фитопланктон, и мелкие бесхребетные, то есть зоопланктон, в котором обычно развиваются коловратки, веслоногие и рачки. В толще речных вод проживает еще одна группа организмов – нектон – рыбы, способные плыть против течения. Бентос – группа организмов, которые обитают на дне: как растительные формы (фитобентос), так и животные (зообентос). Гидрофауна представлена понтокаспийской, пресноводной и эвригалинной фауной. В верхнем течении Кальмиуса обитает лишь пескарь, в среднем — наиболее многочисленны пескарь, уклея, овсянка и голавль, изредка встречается карп. В устье реки видовой состав рыб уменьшается, среди них преобладает пескарь, а другие виды (горчак, сазан, колюшка) встречаются редко. В весеннее время в Кальмиус входит шемая, рыбец и некоторые другие рыбы Азовского моря. Из высших водных растений для реки Кальмиус и ее притоков характерны тростник и рогоз, у берегов – ряска.