Vị trí, địa lý và khí hậu đặc biệt đã tạo cho vùng biển Đông sự đa dạng sinh học cao so với các nước trên thế giới, cả về cấu trúc thành phần loài, hệ sinh thái và nguồn gen. Khác biệt về điều kiện tự nhiên từ Bắc đến Nam như sự thay đổi nhiệt độ theo vĩ tuyến, mức độ trao đổi môi trường với các vùng xung quanh, hình thái thềm lục địa đã tạo nên những nét đặc trưng của các hệ sinh thái giữa các vùng biển ở Việt Nam. Cho đến nay, trong vùng biển này đã phát hiện được khoảng 11.000 loài sinh vật cư trú trong hơn 20 kiểu hệ sinh thái điển hình. Trong đó có khoảng 6.000 loài động vật đáy, 2.038 loài cá, trên 100 loài cá kinh tế, hơn 300 loài san hô cứng, 653 loài rong biển, 657 loài động vật phù du, 537 loài thực vật phù du, 94 loài thực vật ngập mặn, 225 loài tôm biển, 14 loài cỏ biển, 15 loài rắn biển, 12 loài thú biển và 5 loài rùa biển. Nguồn tài nguyên sinh vật biển quan trọng đã mang đến những ưu thế cho đời sống và sự phát triển kinh tế của các nước xung quanh. Trữ lượng hải sản đánh bắt khoảng 3 – 3,5 triệu tấn, cơ cấu hải sản rất phong phú, có giá trị kinh tế cao có thể khai thác được hàng năm. Trong khu vực, có các nước đánh bắt và nuôi trồng hải sản đứng hàng đầu thế giới như Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam, Indonesia và Philippines.