Подводный мир северных и южных районов Японского моря сильно отличается. В холодных северных и северо-западных районах сформировалась флора и фауна умеренных широт, а в южной части моря, к югу от Владивостока, преобладает тепловодный фаунистический комплекс. У берегов Дальнего Востока происходит смешение тепловодной и умеренной фауны. Здесь можно встретить осьминогов и кальмаров — типичных представителей теплых морей. В то же время вертикальные стены, поросшие актиниями, сады из бурых водорослей — ламинарий, — все это напоминает пейзажи Белого и Баренцева моря.
В Японском море огромное изобилие морских звезд и морских ежей, различной окраски и разных размеров, встречаются офиуры, креветки, небольшие крабы (камчатские крабы здесь встречаются только в мае, а затем они уходят дальше в море). На скалах и камнях живут ярко-красные асцидии. Из моллюсков наиболее распространены гребешки. Из рыб часто встречаются морские собачки, морские ерши.
В Японском море ледяной покров достигает максимального развития в середине февраля. В среднем льдом покрывается 52% площади Татарского пролива и 56% — залива Петра Великого.
Таяние льда начинается в первой половине марта. В середине марта от льда очищаются открытые акватории залива Петра Великого и все приморское побережье до мыса Золотой. Граница ледяного покрова в Татарском проливе отступает на северо-запад, а в восточной части пролива в это время происходит очищение от льда. Раннее очищение моря от льда наступает во второй декаде апреля, позднее — в конце мая — начале июня.