Trondheimsfjorden beskrives som særlig artsrik blant de norske fjordene med rundt 150 registrerte fiskearter. I de dypeste området mellom Orkland og Fosen trives dypvannsfisker som håkjerring og skate. Ved Stadsbygd, Tautra og Skarnsundet er det sjeldne kaldvannskoraller. Den harde bunnen utenfor Røberg har en rik forekomst av koraller som ble oppdaget av biskop Gunnerus på 1700-tallet. Kaldtvannskorallene som lever i områder med hard bunn er verdenskjente blant annet fordi de lever så grunt at det er mulig å dykke ned. I Trondheimsfjorden er det 19 arter hornkoraller. Porselenskorallen danner store rev på flere strømrike steder i fjorden. Korallrevene ble trolig etablert rundt 7000 år før vår tidsregning.