国土交通省では、昭和62年以降、毎年全国の1級河川のうち国が管理する河川について、BOD(生物化学的酸素要求量:値が高いほど川が汚れている)という水質を表す一つの指標を公表しています。
後志利別川流域の地形は、台地にある盆地状の平野と低地によって構成されています。
後志利別川は、「水質が最も良好な河川」として17回(昭和62年から平成28年まで)となる清流河川です。
また、流域の植生は、北海道の中でも最も植物種の多い地域であり、ブナを代表種とした温帯林の北限とエゾマツ分布の南限である黒松内低地帯の南西域に含まれています。
沿川の植生は、木本群落のヤナギ林が高水敷に広く分布し、多年生草本群落のヨシ類が全川の水際~高水敷に分布しています。中・上流部の山地ではブナ・ミズナラ林の自然植生、それより下流部は牧草が植栽されているところが多いが、種々の群落に遷移している区域も確認されています。河口部では左右岸に砂丘植物群落であるハマニンニク-コウボウムギ群落が分布しており、海鳥や野鳥の休憩・給餌の場として良好な生息環境を備えています。