Med undtagelse af Slåensø og Almind Sø er søerne naturligt næringsrige, om end mange af dem er belastet med især fosfor fra tidligere udledninger af spildevand. I årene efter 2. Verdenskrig var sigtdybden derfor ringe, ligesom søerne var plaget af store algeopblomstringer om sommeren. Med etableringen af effektive rensningsanlæg mellem 1970’erne og 1990’erne er vandet blevet klarere, og siden den invasive vandremusling indvandrede til søerne i 2008, er sigtdybden øget yderligere. De trekantede, zebrastribede muslinger har efterhånden nærmest brolagt dele af søbundene, hvorfra de filtrerer søvandet for planktonalger, som ellers ville gøre vandet uklart.
Søernes fiskebestand tæller almindelige arter som gedde, aborre, brasen og skalle samt mere usædvanlige fisk som sandart, flire og heltling. Formentlig har vandremuslingen bidraget til en reduktion af tætheden af fisk, da den gennem sin filtrering fjerner fødegrundlaget i bunden af fødekæden.
De stejle skrænter ned mod søerne betyder, at både undervandsplanternes og rørskovens udbredelse er begrænset. Antallet af ynglende vandfugle er derfor også beskedent, men omfatter dog arter som toppet lappedykker og blishøne. Til gengæld er bestanden af ynglende isfugle en af landet tætteste, og visse år yngler helt op mod 50 par ved Silkeborgsøerne. Om vinteren raster troldand på søerne i stigende antal og ernærer sig bl.a. af de talrige vandremuslinger. Også stor skallesluger optræder talrigt om vinteren. Som i resten af landet er antallet af ynglende og rastende grågæs stigende. Derudover findes odderen ved alle søerne.
