Здесь обитает свыше 500 видов растений и 850 видов животных, многие из которых охраняются. Среди особо ценных — осетровые, каспийский тюлень и другие редкие виды.

Сохранение рыбных запасов Каспия остается важной задачей. Ещё в начале XX века Каспий был ключевым рыбохозяйственным бассейном страны (более 500 тыс. тонн рыбы в год), а сейчас объемы вылова существенно ниже: например, в 2025 году в Южном районе Волжско‑Каспийского бассейна добыли 27 тыс. тонн кильки и 40 тыс. тонн частиковых рыб.

С 2006 года действует Конвенция по защите морской среды Каспийского моря, а с 2007‑го прикаспийские страны отмечают День Каспия. Во всех этих государствах введен мораторий на промышленный лов осетровых; в России дополнительно активно ведется их искусственное воспроизводство — в том числе силами Волжско‑Каспийского филиала ВНИРО. Именно за счет российского выпуска молоди во многом поддерживается популяция русского осетра.

Каспийское море имеет и стратегическое значение: в Морской доктрине (2022 г.) оно названо одним из наиболее значимых для России регионов, а вопросы сохранения его биоресурсов — приоритетными. Важным шагом к укреплению регионального сотрудничества станет ратификация Ираном Конвенции о правовом статусе Каспийского моря.