大黒島 (厚岸町)
海岸は100頭を超えるゼニガタアザラシの繁殖地としても知られ、ゴマフアザラシやトドも現れるほか、厚岸湾ではラッコの確認例もある。ラッコもかつてこの地に豊富に存在していた事は歴史的に示唆されている。 その他の鰭脚類ではクラカケアザラシや ワモンアザラシ、キタオットセイなどの棲息の可能性もあるニホンアシカやニホンカワウソもかつては棲息していたと思われ、平成9年には別寒牛川にてカワウソらしき動物を見たとの報告もある。
鯨類では本島から霧多布岬などにかけてミンククジラやシャチ、カマイルカやイシイルカ、ネズミイルカなどが沿岸域を通過し、シャチも時には湾内部の尻羽岬などでも見られる事がある。その他、ツチクジラなども現れる可能性があり、マッコウクジラなどが漂着する事もある。また、セミクジラが1960年代までは見られており、他にもナガスクジラやザトウクジラなど、かつては大型の鯨類もよく見られたと思われる。
厚岸湾東部にはアイニンカップ岬があり、北方では貴重なアマモ場が数ヘクタール広がっている。オオアマモが湾内に広く分布し、厚岸湖中にもアマモ、 コアマモ、カワツルモが棲息する。湾岸の子野日公園近辺にはラムサール条約指定の東梅海岸があり、アッケシソウもここで発見された。