В Індійському океані, особливо в тропічній частині, води населені великою кількістю різноманітних живих організмів – від планктону до ссавців. Фітопланктон вирізняється великою кількістю одноклітинної водорості тріходесміум, а зоопланктон представлений копеподами, еуфаузідами і діатомеями. Широко поширені молюски (крилоногі, стулчасті, головоногі і ін.). Зообентос представлений також голкошкірими (морські зірки, морські їжаки, голотурії і офіури), кремінними і вапняковими губками, моховинками і ракоподібними, а в зоні тропіків і кораловими поліпами.
У нічний час у воді добре помітні різні організми що світяться – перидинеї, деякі види медуз, реброплави і покривники. Дуже поширені яскраво забарвлені представники класу гідроїдних, у тому числі і такий отруйний їхній представник, як фізалія.
Найчисленніші види риб – сімейство скумбрієвих (тунці, скумбрія, макрель), сімейство коріфенових, світні анчоуси – міктофіди, антарктичні риби підряду нототеніевідних, летючі риби, риби-вітрильники і багато видів акул. До небезпечних мешканцям Індійського океану відносяться баракуди, мурени і синій кільчастий восьминіг.
Плазуни представлені гігантськими морськими черепахами і морськими зміями, отрута яких токсичніша, ніж у їхніх сухопутних родючий. У приполярних і помірних областях мешкають китоподібні – дельфіни, кити (синій і беззубий), косатки і кашалоти. Зустрічаються також такі ссавці, як морські слони і тюлені.
Острови Індійського океану, а також антарктичне і південно-африканське узбережжя населяють пінгвіни, фрегати і альбатроси. Зустрічаються на деяких островах і нечисленні ендемічні види – птах-фрегат, сейшельська совка, райська мухоловка, пастушкова куріпка та ін.