多摩川
チチブ、テッポウエビ、ユビナガホンヤドカリ、ユビナガスジエビ、マハゼ、イソギンチャク類
この他、近年になりアサクサノリの自生が確認された。また河底ではハマグリが生息しているものと推察されるなど、東京湾では希少になった干潟的環境における生態系の豊かさが再確認されている。
鳥類は、冬にウミネコ、ユリカモメ、スズガモ、ヒドリガモ、ハシビロガモ、オナガガモなどが群れで訪れて越冬しているとともに、夏にはコアジサシの繁殖地にもなっている。また周辺地域でも見られるカルガモやハクセキレイ、白鷺類などの姿は周年観察される。 一方、かつては旅鳥が多く訪れていたとの記録があるが(後述)、現在は春・秋の短期間にシギ・チドリ類が旅鳥として稀に立ち寄る程度になってしまっている。
沿川の急激な都市化に伴う生活排水の流入、および支流の水源となっている多摩丘陵や武蔵野台地での宅地開発に伴う森林破壊による水源枯渇が相まって、多摩川の水は著しく汚染された。
それまで飲み水を供給していた田園調布取水堰は、1970年に水質悪化で上水道に不適となった。1972年の11月1日と12月3日には、丸子橋から六郷橋にかけて魚が数百から数千匹が浮き上がる事象が発生。河川水からシアンが検出された。当時、多摩川周辺に9件のメッキ工場などがあり、立ち入り検査が行われたが流出させた工場は特定できなかった。最も汚れていたのはこの1970年前後で、その後は下水道整備と排水規制により、水質が徐々に改善していった。
1981年に読売新聞記者の馬場錬成の働きかけで、多摩川にサケを放流する計画が始まった。同年秋に「多摩川にサケを呼ぶ会」が結成され、1984年に最初のサケが遡上した。当時日本の各地で実施されたカムバック・サーモン運動の一つである。多摩川にサケを呼ぶ会は東京にサケを呼ぶ会、多摩川サケの会と改称し、2010年まで放流を続けた。
また宿河原堰などへの魚道設置といった工夫と相まって、再び鮎が遡上するようになっており、白鷺やコアジサシといった鳥類の採餌を支えるまでに回復してきている(「#生態系」を参照)。
現在では河川敷に親水施設などが設けられ、近隣住民の憩いの場として利用されるている。急激な水質汚染とその急回復を経験した多摩川は、環境保全に向けた更なる努力の必要性を象徴する場として、多くの市民活動の舞台ともなっている。
イワナ、ヤマメ、ニジマス、ウグイ、タカハヤ、アブラハヤ、カジカ、ホトケドジョウ、ギバチ、アカザ 等
トビ、チョウゲンボウ、ハヤブサ、ハシボソガラス、ヤマセミ、キセキレイ、ホオジロ、 カワウ、コサギ、ゴイサギ、アオサギ、カルガモ、ハシブトガラス、カイツブリ、オナガ、バン、キジバト、ヒヨドリ、コチドリ、イカルチドリ、シロチドリ、イソシギ、カワセミ、ムクドリ、コゲラ、ヒバリ、ハクセキレイ、セグロセキレイ、カワラヒワ、ウグイス、シジュウカラ、メジロ、スズメなどが観察される。
メダイチドリ、ダイシャクシギ、オグロシギ、ツルシギ、オバシギ
マルタ、ウナギ、コイ、カワアナゴ、シマハゼ、マハゼ、アベハゼ、アシシロハゼ、スズキ、コトヒキ、ボラ、クルメサヨリ、ヌマチチブ、トウヨシノボリ、ウキゴリ、スミウキゴリ、オオヨシノボリ、ジュズカケハゼ、クサフグ 等
オオクチバス、コクチバス、ブルーギル、ニジマス、イワナ、ハス、ワカサギ、オイカワ、ウグイ、コイ、ギンブナ、ゲンゴロウブナ、ヤマメ、ヌマチチブ、サクラマス 等