Растительный мир моря включает в себя 270 видов многоклеточных зелёных, бурых, красных донных водорослей (цистозира, филлофора, зостера, кладофора, ульва, энтероморфа и др.). В составе фитопланктона Чёрного моря — не менее шестисот видов. Среди них динофлагелляты — панцирные жгутиконосцы (prorocentrum micans, ceratium furca, маленькая скрипсиелла Scrippsiella trochoidea и др.), динофлагелляты (динофизис, протоперидиниум, александриум), различные диатомовые водоросли и др.

Фауна Чёрного моря заметно беднее, чем Средиземного. В Чёрном море обитает 2,5 тыс. видов животных (из них 500 видов одноклеточных, 160 видов позвоночных — рыб и млекопитающих, 500 видов ракообразных, 200 видов моллюсков, остальное — беспозвоночные разных видов), для сравнения, в Средиземном — около 9 тыс. видов. Среди основных причин относительной бедности животного мира моря:

    * широкий диапазон солёностей воды
    * умеренно холодная вода
    * наличие сероводорода на больших глубинах.

В связи с этим Чёрное море подходит для обитания достаточно неприхотливых видов, на всех стадиях развития которых не требуются большие глубины.

На дне Чёрного моря обитают мидии, устрицы, пектен, а также моллюск-хищник рапана, занесённый с кораблями с Дальнего Востока. В расщелинах прибрежных скал и среди камней живут многочисленные крабы, имеются креветки, встречаются различные виды медуз (наиболее распространены корнерот и аурелия), актинии, губки.

Среди рыб, водящихся в Чёрном море: различные виды бычков (бычок-головач, бычок-кнут, бычок-кругляк, бычок-мартовик, бычок-ротан), азовская хамса, черноморская хамса (анчоус), акула-катран, камбала-глосса, кефаль пяти видов, луфарь, мерлуза (хек), морской ёрш, барабуля (обыкновенная черноморская султанка), пикша, скумбрия, ставрида, черноморско-азовская сельдь, черноморско-азовская тюлька и др. Встречаются осетровые (белуга, севрюга, черноморско-азовский (русский) и атлантический осетры).

Среди опасных рыб Чёрного моря — морской дракончик (наиболее опасная — ядовиты колючки спинного плавника и жаберных крышек), черноморская и заметная скорпены, скат-хвостокол (морской кот) с ядовитыми шипами на хвосте.

Из птиц распространены чайки, буревестники, утки-нырки, бакланы и ряд других видов. Млекопитающие представлены в Черном море двумя видами дельфинов (дельфином-белобочкой и афалиной), азово-черноморской обыкновенной морской свиньёй (нередко называемой азовским дельфином), а также белобрюхим тюленем.

Некоторые виды животных, не обитающие в Чёрном море, зачастую заносятся в него через проливы Босфор и Дарданеллы течением либо приплывают самостоятельно.