東涌河不曾被大規模渠道化及填土,亦僅受輕度污染,因此大部分河段保留了天然面貌。位處不同高度的支流和河段,與河口、潮間帶、海草床、樹林等生境互相連接,形成了完整的河流系統,在本地絕無僅有,生態價值非常高。漁農自然護理署已將其河段劃為「具重要生態價值河溪」。
鳳凰山山嶺北面的高地河谷生長了很多原生植物,包括稀有的馬蹄荷、木蘭、木蓮及八角屬植物,早在1980年已列為「具特殊科學價值地點」。陡峭的上游河道聚集了不少大石,形成複雜的微生境,吸引各式各樣的魚類、蝦蟹和蜻蜓棲息,近東涌道的河段更曾發現數種不常見的兩棲類,包括短腳角蟾(Megophrys brachykolos)、盧氏小樹蛙(Liuixalus romeri) 及香港瘰螈(Paramesotriton hongkongensis)。
由於截流至石壁水塘,部分河段水流較少,水生生物亦不多。然而,在水量充沛的區域,仍有不少魚類棲息,更可找到本港罕見的菲律賓枝牙鰕虎魚(Stiphodon atropurpureus)與稀有的北江光唇魚(Acrossocheilus beijiangensis),亦常見各種蜻蜓和豆娘穿梭其中,包括了較不常見的海南環尾春蜓(Lamelligomphus hainanensis) 及廣東彎尾春蜓(Melligomphus guangdongensis)等。
雖然部分河段已被渠道化,但仍有不少水流緩慢的深潭,適合魚類棲息,位於芳園的淡水沼澤更曾錄得罕見的弓背青鱂(Oryzias curvinotus)和叉尾鬥魚(Macropodus opercularis)。附近的田地亦可找到許多蜻蜓物種,包括短腹異蜻(Aethriamanta brevipennis)、六斑曲緣蜻(Palpopleura sexmaculata)、華斜痣蜻(Tramea virginia)及碧偉蜓(Anax parthenope)等。多種鳥類亦常見於此部分河段一帶的田野間,包括有紅耳鵯(Pycnonotus jocosus)、鵲鴝(Copsychus saularis)、褐翅鴉鵑(Centropus sinensis)等。
東涌河河口是香港難得僅存的天然河口,並有一大片紅樹林與泥灘,提供複雜的微生境,是多種海岸生物的育幼、覓食和棲息之所,孕育了多種蟹類和貝類,亦可找到有「活化石」之稱的鱟。近岸水域更是海龍和多種具商業價值魚類的繁殖和育幼場,對漁業十分重要。此外,河口一帶亦可找到世界自然保護聯盟列為「易危」的斑灰蜻(Orthetrum poecilops)。