Biển Caspi có một lượng lớn cá tầm, với trứng của nó được chế biến thành món trứng cá muối. Trong những năm gần đây việc đánh bắt thái quá đã đe dọa quần thể cá tầm tới mức các nhà bảo vệ môi trường chủ trương ngăn cản việc đánh bắt cá tầm hoàn toàn cho đến khi quần thể này được phục hồi. Tuy nhiên, do giá của trứng cá tầm là đủ cao để các ngư dân có thể hối lộ nhiều cho các quan chức tham nhũng, làm cho các quy định tại nhiều khu vực là không hiệu quả[cần dẫn nguồn]. Việc thu hoạch trứng cá tầm còn đe dọa trầm trọng thêm quần thể cá, do nó nhắm tới những cá cái sinh sản.

Hải cẩu Caspi (Phoca caspica/Pusa caspica) là loài đặc hữu của biển Caspi, một trong số rất ít các loài hải cẩu sinh sống trong các vùng nước nội địa (xem thêm hải cẩu Baikal).

Tên gọi của một vài loài chim, như mòng biển Caspi (Larus cachinnans) hay nhạn biển Caspi (Hydroprogne caspia) lấy theo tên gọi của biển này.

Có một vài loài cá đặc hữu của biển Caspi, bao gồm cá kutum (Rutilus frisii kutum), cá dầy (Rutilus rutilus), cá vền (Abramis brama), và một vài loài cá hồi. Cá hồi Caspi hiện trong tình trạng cực kỳ nguy cấp.