I sjøen finnes det trolig mer enn 500 fiskearter, noe som er det største antall kjente arter i en innsjø. Mer enn 90 % av artene er endemiske. Spesielt viktige er ciklidene, som omfatter over 400 arter i sjøen, hvorav samtlige, med unntak av fem, er endemiske for Malawisjøen. Av de øvrige fiskeartene er 28 endemiske her. Fiskeartenes betydning for evolusjonsforskningen har blitt sammenlignet med finkenes på Galápagosøyene.