富士川流域はその大部分がフォッサマグナと呼ばれる比較的新しい地層で構成されており、特に流域の西側には日本列島を東西に分断する大断層糸魚川～静岡構造線が走っています。このため、本流である富士川、釜無川右岸は崩壊地の多い極めてもろい地質構造になっており、河道は豪雨による崩壊土砂の流出及び流れの緩やかな箇所への堆積により、激しい流路変動を伴う礫河原を呈しているとともに、釜無川の下流部並びに笛吹川の中流部では、天井川となっています。

　源流から甲府盆地を流下する区間の山地部には、コナラ、ミズナラ、ブナ等の自然植生が残され、山腹を流下する数多くの沢は、四季折々の山岳渓谷美に富んだ渓流となって、岩肌を削りながら流下しています。この区間では清流の礫質河床を産卵場とするカワヨシノボリ、カジカ等の魚類やヤマセミ、カワセミ、サギ類等の鳥類が生息しており、河原にはカワラヨモギやハリエンジュの群落等が点在しています。また、この区間の下流端にあたる釜無川と笛吹川との合流点付近は、釜無川の広い砂礫河原の環境と笛吹川の水辺の湿地環境を併せ持ち、サギ類等の鳥類の繁殖が見られるほか、ガン・カモ類、オオヨシキリなどの多様な鳥類が生息しています。

　禹之瀬（山梨県市川三郷町及び富士川町）から山梨県と静岡県との県境までの区間は、途中、早川が合流して急峻な山地の間を縫うように蛇行を繰り返し流下しており、岩肌と川面が織りなす自然豊かな景観となっています。連続する瀬や淵等には、瀬を産卵場とするアユ、ウグイ等の魚類や崖を巣とするカワセミ等の鳥類が多く生息しており、また、脆弱な山地が迫っている沿川平地部分には、宅地や農地が集中しています。

　雁堤（静岡県富士市）から河口までの区間については、再び天井川が発達した扇状地部分に市街地が発展している。河口部は約2,000m の広大な川幅を有し、低水路部は多列砂州を形成し、砂礫地、海浜性砂丘、干潟や湿地等の多様な環境が見られます。そこには、砂礫地を繁殖場として利用するコアジサシ、干潟を餌場とするシギ・チドリ類や水際の樹林地を集団分布地及び越冬地として利用するカワウ、カモ類等多くの鳥類が生息するほか、干潟や湿地にはマコモ、ヨシ等が群生している。また、魚類ではウナギ、シロウオ等の回遊性魚類が生息しています。