流域内には、四季の渓流美や、水量豊かな湧水など恵まれた自然環境を有しており、流域の一部は由布(ゆふ)岳と鶴見(つるみ)岳を含む阿蘇くじゅう国立公園や瀬戸内海国立公園、神角寺芹川(じんかくじせりかわ)県立自然公園に属しています。
由布院盆地を貫流する上流部は、ギンブナやカワムツなどの魚類が生息し、マコモなどの水辺植生が繁茂する水際にはカワセミなどが生息しています。
峡谷形態をなす中流部は、河岸は崖状でアラカシ林が分布しており、瀬、淵が連続する水域には、アカザやカワムツなどの魚類が生息し、渓流にはカジカガエルやヤマセミなどが生息しています。
大分平野を流れる中流部から下流部は、ヤナギ類などの河畔林が分布しており、水域にはアユ、ウグイ、ヨシノボリ類などの産卵場となる瀬が分布し、わずかに残る干潟にはクボハゼやハクセンシオマネキなどが生息しています。
七瀬川の上流部の渓流にはカジカガエルが多く、水田等にはオオイタサンショウウオなどが生息しています。下流部は里山を流下し、スナヤツメなどの魚類が生息しているほか、初夏にはゲンジボタルの飛翔がみられます。