Дунав е дом на много растителни и животински видове. Речното корито е най-голямата заблатена територия в Европа. Тук е най-голямото количество тръстика в целия свят. В делтата на Дунав 1 700 km2 са обрасли с тръстика. Има и няколко вида водна лилия. Опесъчените места са покрити с трева „Стипа“. По поречието на реката се намират гори, където могат да се срещнат множество растения и животни. В гората Литя има дюни с дължина 250 метра и ширина 10 метра. Там някои дървета достигат 10 метра височина.

Срещат се и много животински видове. Значителен процент от световната популация от птици живее в териториите покрай реката. В делтата на Дунав плуват над 45 вида сладководна риба, от които Acipensednidae е застрашен вид. Известно е, че голям брой от популацията на европейския пор живее на островите по реката. Горите по поречието са дом също на някои редки видове влечуги. Единствено в резервата Сребърна гнезди световно застрашеният вид птица — къдроглав пеликан.