河川環境
植生は、山地・丘陵地の多くが広葉樹二次林、いわゆる雑木林や針葉樹植林となっている。特徴的なものとしては、富士山麓のアズマネザサ-ススキ草原、丹沢山地に分布するブナ自然林等があげられる。中・下流域の河道では、広く礫河原が存在し、礫河原を好むカワラナデシコ、カワラヨモギ、カワラハハコ等が生育する。近年では、ツルヨシやヨシを主体とした草本類やニセアカシア林が分布を拡大し、礫河原の面積は縮小傾向にあり、動植物相の変化をもたらしている。
魚類は、上流域にはイワナ、ヤマメ等、中・下流域にはアユ、オイカワ等、汽水域にはハゼ類等、多様な種が生息している。なお、酒匂川にはアユが遡上し、富士道橋上流から河口付近までの区間が産卵場となっている。また、酒匂川流域の一部の用水路には、人為的な放流による遺伝子の攪乱を受けていない水系固有のメダカ南日本集団が生息しているが、水田環境の変化とともに個体数が減少しており、小田原市ではメダカを「市の魚」に指定して保護を行っている。
鳥類は、礫河原を好むコアジサシ、シロチドリ、イカルチドリ、イソシギが確認されている。河口部を中心に鳥類生息地として重要な区間であり、小田原市域の河道内の大部分が、神奈川県の酒匂川鳥獣保護区（希少鳥獣生息地）に指定されている。特に、JR 鉄橋から飯泉取水堰までの区間は、わが国最大といわれるコアジサシの繁殖地であり、小田原市の野生の生き物保護区「コアジサシの郷」にも指定され、その保全・育成が図られている。
水質については、鮎沢川及び飯泉取水堰上流が水質汚濁に係る環境基準のＡ類型、飯泉取水堰下流がＢ類型に指定されており、４箇所の環境基準点（竹の下えん堤、県境、飯泉取水堰（上）、酒匂橋）では、代表的な指標であるＢＯＤはＡ類型、Ｂ類型ともに基準値を満たしている。