小瀬川では、上流部の中国山地を中心に大型哺乳類のツキノワグマや小型のイタチ、キツネ、タヌキ、ムササビ等が生息しています。
また、小瀬川は全体的に森林が多く、上流部には広葉樹、中流部は広葉樹と針葉樹が混在し、下流部は針葉樹となっています。
全体で見ると、杉、檜といった植林された森林が多く、水系全体としてはアカマツ林が多く分布しています。
また、水辺の植生については、河口部を除くと大部分が山地を流れるため、平野部を流れる河川のように氾濫原をつくらず、本来、上流もしくは中流部において見られるネコヤナギ群落やツルヨシ群落が下流部においても見ることができます。
また、中・下流部の河岸には5月上旬に開花するキシツツジ群落が広く見ることができます。