Dentro del Río Santa Catarina, se han registrado 87 especies, 77 géneros y 37 familias de estrato alto (árboles), de entre las cuales 18 son especies introducidas y el resto especies nativas. En cuanto al estrato bajo, es decir herbáceas se han avistado 25 familias, las cuales pertenecen a 53 géneros y 60 especies. Del total de especies 10 son especies introducidas. Entre las diversas especies nativas se encuentran la Yucca filifera, el Sauce negro, el Palo blanco, la Tronadora, el Álamo de Frémont, el Palo Verde, el Agave amarillo, el Sicomoro americano, el Nopal, la Anacua, el Huizache, el Guamúchil, la Cruceta, el Mezquite dulce, y el Chaparro prieto. Por otro lado, entre las herbáceas nativas se encuentran, el Romerillo, el Girasol, el Bejuco de indio, el Tule y el Orégano mexicano.

En lo que se refiere a la fauna que habita en el río, existen más de 800 especies distribuidos en diversas áreas, dentro de los cuales se pueden encontrar mamíferos como el tlacuache, el murciélago cola suelta mexicano, el castor americano; reptiles del orden de la serpiente ciega, la lagartija espinosa de panza azul; aves como el tirano pirirí, el reyezuelo matraquita, el cuervo y la araña saltarina pantropical, la chicharra gigante o la araña manchada de jardín, muchas otras.