A Szamos élővilágának jellege nagy körvonalakban hasonló, mint a Tiszáé, de a faj- és egyedszámok jóval alacsonyabbak annál. A fauna képére rányomja bélyegét a nagyfokú vízszennyezettség: a Szamos a Kárpát-medence talán legszennyezettebb vízfolyása. Jellemző a vízi élőlények szakaszonkénti eltűnése és részleges regenerációja. A források alatt jónéhány érzékeny gerinctelen faj megtalálható, pl. a Meleg-Szamosban a pataki sapkacsiga (Ancylus fluviatilis), vagy a Nagy Szamosban a Rhithrogena semicolorata kérészfaj. A kérészek (Ephemeroptera) csoportjára a Baetidae és Heptageniidae család dominanciája jellemző. A Hideg- és Meleg-Szamos egyesülése után a Kis-Szamosban Kolozsvár ipari- és kommunális szennyezése révén jelentősen megnő a szervesanyag terhelés, ami miatt az eredeti fauna jórészt eltűnik. A degradáltságot jelzi, hogy ezen a szakaszon csak a szennyezést jól tűrő fajok (vörösbarna kérész (Ephemerella ignita), hegyes hólyagcsiga (Physa acuta)) fordulnak elő kisebb egyedszámban. A Nagy-Szamos forrása alatt a víz tiszta, de a fakitermelés, valamint fafeldolgozás a befolyás alatt megváltoztatja a vízfolyás jellegét. Nasaud textilüzeme, valamint kommunális szennyvize miatt jelentősen csökken a folyó élővilága, sőt Beclean alatt a folyó halottá válik. Az egyesült Szamosban Dézs (Dej) cellulóz üzeme, valamint papírgyára tekinthető jelentős szennyező forrásnak. Ezalatt a folyó képe javuló tendenciát mutat az öntisztulásnak köszönhetően, a Lápos befolyása után azonban a nehézfém, xenobiotikum, valamint szervesanyag terhelés ismét jelentősen rontja a vízminőséget. A Láposba tisztítatlanul folynak Kapnikbánya és Nagybánya bányászati, nehézipari és kommunális szennyvizei. Az utolsó jelentősebb szennyező forrás Szatmárnémeti (Satu Mare). Ezalatt a gerinctelen faunára a rendkívüli fajszegénység jellemző, ami csak a torkolat környékén javul, ahol már érvényesül némileg a Tisza hatása.
A Szamos halfaunája szintén nagyfokú humán hatásokat tükröz. A fajok száma mindössze 42. A Kis Szamosban, bár csökkenő egyedszámban megtalálható az érzékeny kárpáti endemikus tiszai ingola (Eudontomyzon danfordi), Kolozsvár alatt a szennyezés hatására a halak gyakorlatilag teljesen hiányoznak. A Nagy-Szamos kedvezőbb képet mutat, a legfelső szakaszon megtalálhatók a pisztráng szinttáj jellemző fajai (sebes pisztráng, fürge cselle, kövi csík), az alsóbb részeken a fent említett faipari szennyezés után újra megjelennek a nagyobb oxigénigényű fajok (sujtásos küsz, petényi márna, homoki küllő). Az egyesült Szamos szakaszra is a szennyezés miatti csökkent faj és egyedszám jellemző. Az érzékenyebb, specializáltabb fajok gyakorisága csökken, vagy eltűnnek. Ilyen a reofil fajok közül a nyúldomolykó (Leuciscus leuciscus) és kecsege (Acipenser ruthenus), valamint a pénzes pér (Thymallus thymallus), paduc (Chondrostoma nasus), márna (Barbus barbus), petényi márna (Barbus peloponnesius petenyi), magyar és német bucó (Zingel zingel, Z. streber), a stagnofil fajok közül pedig a réti csík (Misgurnus fossilis), compó (Tinca tinca), széles kárász (Carassius carassius) és lápi póc (Umbra krameri). Emellett a tágabb tűrésű fajok, mint pl. a küsz (Alburnus alburnus), a balin (Aspius aspius), halványfoltú küllő (Gobio albipinnatus), sügér (Perca fluviatilis) aránya megnő. A folyó legalsó szakaszra szintén jellemző, hogy halfaunáját elsősorban az eutrófabb vizeket kedvelő fajok alkotják, a természetesnél nagyobb arányban és mennyiségben.