Les boisements de pente de la vallée de la Sèvre (dont le boisement de Chantemerle) présentent un très fort intérêt écologique en raison de la présence d'un habitat d'intérêt européen, la chênaie à ail des ours, qui constitue un véritable corridor biologique. Ils abritent des mammifères, notamment des chauve-souris (grand rhinolophe, barbastelle, noctule commune et noctule de Leisler) et des reptiles (couleuvre verte et jaune, couleuvre à collier), mais aussi une espèce protégée de coléoptère : le lucane cerf-volant.
La Sèvre Niortaise est un axe majeur de la biodiversité niortaise. On y a recensé 36 espèces de libellules dont 2 protégées d'intérêt européen : le gomphe de Graslin et la cordulie à corps fin. La Loutre d'Europe utilise le fleuve comme axe de reconquête de la partie en amont du centre-ville, les chauve-souris (murins à moustaches, murins de Daubenton, noctules de Leislerc), comme terrain de chasse. Différentes espèces d'oiseaux, dont l'emblématique martin pêcheur, ont été observées.
Dans la plaine, on trouve des espèces d'oiseaux liées aux cultures (l'outarde canepetière, l'œdicnème criard, le busard cendré) et des plantes des moissons, dont le bleuet et le miroir de Vénus.
