I den lakseførende delen av vassdraget oppstrøms Skotfoss finnes det i dag 12 registrerte fiskearter. Det er laks, ørret, røye, sik, krøkle, gjedde, abbor, stingsild, ål, ørekyte, karuss og niøye. Disse artene finnes også nedstrøms Skotfoss, i tillegg til vederbuk, suter og sørv. Arter som er tilpasset stille vann lever også på de sakteflytende partiene nederst i Bøelva og Heddøla. Det samme gjelder for Falkumelva og Farelva.

Laks

Laks gyter i elv om høsten etter et opphold i havet på 1-4 år. Laksen vandrer som regel med stor presisjon tilbake til det vassdraget den vandrer ut fra. Men feilvandring er heller ikke uvanlig. Laksens evne til å finne tilbake til hjemelva er grunnlaget for oppdeling i bestander. Norsk laks tilhører øst-atlantisk laks som er en av fire hovedgrupper. Laksungene lever i elva 2-3 år før de vandrer ut i havet som smolt. De er da 12-15 cm lange. Laksen ble gjeninnført til vassdraget gjennom åpningen av laksetrappa i Skotfoss. Den opprinnelige laksestammen i Skiensvassdraget var sterkt redusert. I 1983 startet registreringene med oppvandrende laks. Omfanget av naturlig reproduksjon i vassdraget har vært begrenset. Bliva er den desidert beste gyteelva i vassdraget. Dødeligheten hos laks er meget høy de første 2-3 leveåra. Laksesmolt er utsatt for stor predasjonsfare under vandringen til havet. Det er kun 1-2 % av fiskene som overlever fra befruktede egg til smoltstadiet. 70-90 % dør under oppholdet i havet. Enkelte laks overlever gytingen (kilde: Norges Dyr). Det er liten naturlig reproduksjon av laks i vassdraget, bortsett fra Bliva. Hovedutfordringene for høyere lakseproduksjon er vandringshindre for gytelaks i Skotfoss, mangel på gode oppvekstområder for ungfisk i øvre del, stor predasjon av ungfisk, samt konflikter med turbinene når smolten vandrer ut.

Ørret

Ørret og sjøørret er samme art. Ørret som smoltifiserer kalles sjøørret. Det er en del sjøørret i Skienselva og tilstøtende bekkesystemer. Ørret tilhører familien laksefisk. Ørreten gyter i elver og bekker om høsten. I vassdraget er det flere ulike ørretbestander som gyter på tilløpselvene. På seinsommeren vandrer kjønnsmoden sjøørret tilbake til oppvekstelva for å gyte på lik linje med laks. Sjøørreten overvintrer som regel på elva etter gyting. Norsjø og Heddalsvannet har bestander av storørret. Det er ørretens fiskediett som fører til den gode veksten. Krøkle og stingsild er viktige byttedyr for storørreten. Den naturlige dødeligheten for sjøørret og laks, er meget høy de første leveåra. Den første sommeren, fra yngel til 1-somrig, ligger dødeligheten på ca. 98 %. Fra 1-somrig til 2-somrig ligger dødeligheten på 50-60 %. Dødeligheten fra 2-somrig til 3-somrig er ca. 50 % (Borgstrøm og Hansen 1987). Med denne statistikken er det kun 5 av 1.000 yngel som overlever de første 2,5 åra. I tillegg er det høy dødelighet fram til fisken blir kjønnsmoden. Ørreten er den mest ettertraktede fiskearten i øvre del av vassdraget. Produksjonspotensialet for storørret som lever pelagisk (i de frie vannmassene) i Norsjø og Heddalsvannet er stor.

Sik

Sik tilhører også familien laksefisk. Den er svært variabel i kroppsform og størrelse, men de ulike siktypene er samme art. Det finnes 3 siktyper i Norsjø, en elvegyter, en gruntvannsgyter og vintersiken som gyter på dypet. De to førstnevnte siktypene gyter om høsten, mens vintersiken gyter på vinteren som det fremgår av navnet. Siken utgjør den største fiskeressursen i vassdraget målt i antall og vekt. I etterkrigsårene har sikfisket nesten opphørt. Det er i dag for stor sikbestand i forhold til næringsgrunnlaget. Dette skyldes i stor grad for lavt fisketrykk i Norsjø og Heddalsvannet. Den pelagiske siken har lav gjennomsnittsstørrelse og er av relativt dårlig kvalitet. Rapport fra prøvefiske i 1989 konkluderte med at det bør høstes minst 25 tonn årlig i en prøveperiode. Kommersielt sikfiske i Norsjø og Heddalsvannet har foreløpig ikke kommet i gang.

Ål

Ål finnes i egnede vassdrag langs hele kysten. Den europeiske ålen gyter i Sargassohavet øst for Florida i USA. Det tar ca. 1 år før ålelarven når Europas kyster via golfstrømmen. Glassålen søker inn til kysten. En del vandrer opp i ferskvann, men et stort antall blir værende i sjøen. Ålen kan vandre over nesten "tørt land" for å komme dit den ønsker. Fuktige fjellskrenter og betongdammer kan forseres. Glassålen er ingen god svømmer og søker mot strømsvake partier. Ålen greier ikke å forsere laksetrapper. Når ålen blir større og slår seg ned i et område blir den gjerne mer gulaktig på buken (gulål). Før kjønnsmodning gjennomgår ålen en ny forvandling – fra gulål til blankål. Ålen tilpasser seg et liv i havet før den legger ut på den lange ferden tilbake til Sargassohavet. I vassdraget finnes det en del ål. Ålen blir opptil 1 m lang, men vanligvis er den mye mindre. Det er lite kunnskap om ålens bestandsstørrelse. Produksjonspotensialet for ål er 1-3 kg pr. hektar vannareaI. I følge ålefiskere har det vært en betydelig tilbakegang i fangstene de siste 10-15 åra. Lavere gytebestand i Sargassohavet er trolig hovedforklaringen. På grunn av at ålen har blitt utrydningstruet de siste årene har alt fiske etter ål blitt forbudt fra 2010!!

Gjedde

Gjedda gyter i april-mai. Gjedda har små egg, men antallet er stort, fra 20.000 til over 30.000 egg pr. kilo gjedde. En ti kilos gjedde kan således ha mer enn 200.000 egg! Antall kjønnsmodne gjedder i en innsjø er forbausende lite, og det må være en enorm dødelighet fra eggstadiet til gjeddene skal gyte første gang. Det er ofte vanlig at gjedde har sterke årsklasser som kan dominere innsjøen så lenge de lever. Den er en glupsk rovfisk som spiser fisk opptil halvparten av sin egen størrelse. Det finnes eksempel på at ørret på 2-3 kg er spist av gjedde. Ofte hugger gjedda byttefisken over rygg og buk. Deretter snur den fisken med et hurtig kast med hodet slik at den kan svelges med hodet først. I Norge har ingen andre fiskearter så god vekst som gjedda. Den trives godt i vann med siv og en del vegetasjon langs land hvor den jakter. Gjedda kan oppnå vekter på over 20 kg i vassdraget. Gjedda var fåtallig i Norsjø fram til 50-åra. Etter dette har bestanden økt særlig nordover i Norsjø. Gjedda er dårlig tilpasset et liv i rennende vann, men er vanlig på stilleflytende strekninger i elvene.

Abbor

Abbor (tryte) gyter i innsjøer i første halvdel av mai like etter isløsning. Den er bare aktiv i godt lys. Abboren oppholder seg ofte på grunne partier i innsjø og stilleflytende partier i elv. Abboren danner i store områder relativt tette bestander med småvokst fisk (tusenbrødre). Men det er også en del fin abbor i vassdraget. En del abbor begynner å ta fisk når de er blitt 15-20 cm lange, men byttedyrene må ikke være for store. Enkelte steder tar de mye ørretyngel. Kjønnsmodne hunner har gjerne en lengde på 14-16 cm, hannene er ofte ikke mer enn 10 cm. Mens hannene oftest stagnerer i veksten etter kjønnsmodningen, fortsetter gjerne hunnene å vokse, og kan oppnå en betydelig størrelse. Abboren er en sterk konkurrent til ørreten, og den tar dessuten mye ørretyngel. Småfalne arter som ørekyt og stingsild greier seg dårligere i vann med abbor. Også dette skyldes næringskonkurranse og predasjon fra abboren. Der abboren finnes, er den en viktig del av fiskesamfunnet. Den er meget fruktbar og tåler godt hardt fiske. Siden den smaker godt, er den en populær sportsfisk. 

Røye

Røye tilhører familien laksefisk. Den prefererer kalde, oksygenrike vann.  Røye gyter i innsjø om høsten. I store innsjøer finnes vanligvis flere typer røye. I Norsjø er det først og fremst dypvannsformen som finnes. Røyebestanden i vassdraget er relativt lav. Røya blir delvis utkonkurrert av den  overtallige sikbestanden i Norsjø.

Stingsild

Stingsild er svært hissig, spesielt hannene når de vokter avkommet i reiret. De angriper alle inntrengere med dødsforakt. Ja, selv fisker som er langt større enn dem selv, forsøker de å jage bort. De farer mot inntrengeren med strittende pigger, ofte med motstanderens øyne som mål. Er ikke ørreten for stor, kan taktikken virke, og den holder seg på avstand. Andre ganger går det verre, og stingsilda blir spist.I Skiensvassdraget finnes både 3-pigget stingsild og 9-pigget stingsild. Stingsilda lever både i ferskvann og saltvann. Ikke sjelden vandrer ungene fra ferskvann og ut i sjøen. Stingsilda kan beite ned bestander av plankton i innsjøer. Dette medfører dårligere vannkvalitet. Artene kan gjøre seg nytte av det meste. Larver og pupper av fjærmygglarver er spesielt populære, men stingsilda tar også andre bunnlevende insekter så vel som småkreps. På denne måten konkurrerer stingsilda med ørret og andre fiskearter om næringen. På den annen side er stingsilda, til tross for sine spisse pigger, et attraktivt bytte for mange fiskearter.

Krøkle

Krøkla er en liten sølvblank laksefisk som har stor betydning som bytte for storørret og annen rovfisk i noen av de store innsjøene på Østlandet. Krøkla er det viktigste næringsdyret til storørreten i Mjøsa. Krøkle finnes kun i lavlandet fra Skiensvassdraget i sør til Mjøsa i nord. Det er sjelden fisken blir over 20 cm lang. Fisken lever av planktonkrepsdyr i de frie vannmassene og av insektlarver, småfisk og krepsdyr langs bunnen. Krøkla har en lukt som minner om agurk. I tidligere tider brukte lokale fiskere rundt Mjøsa å gå langs land for å lukte seg fram til det rette gytetidspunktet på våren. Når agurklukten seg inn over land, rodde de ut med landnot. Ofte kunne de dra i land gode fangster på titusener av krøkle. Fisken ble bl.a. brukt som gjødsel på jordene. Det fortelles at det ble puttet to krøkler sammen med hver potet under plantingen om våren. Krøkle dannet tidligere enorme stimer som ble fisket med hov fra land i oppgangstida ved Gvarv. Nå er bestanden trolig betydelig redusert i Norsjø.

Karuss

Karuss er vanligvis satt ut på de lokalitetene den finnes. Karuss er en nær slektning av gullfisk. Den har høy, kraftig kroppsform og messingglans langs sidene. Karpefisken kan livberge seg i oksygenfattige og forurensede vann. Arten overlever oksygenmangel og innfrysing i dvale. Karuss spiser planter, krepsdyr og insektlarver. Den gyter i mai-juli. Hunnene har 150.000-300.000 egg som er ca. 1,5 mm. Karuss er påvist i vassdraget fra Heddalsvannet og ned til Frier. Den har trolig liten betydning i et så stort vannsystem.

Niøye

Niøyefamilien har tre arter i Skiensvassdraget. Det er bekkeniøye, elveniøye og havniøye. Navnet har niøyene fått fordi folk i eldre tid regnet både øyet, neseåpningen og de sju små gjelleåpningene for øyne. Livshistorien til niøyene likner laksefiskenes. Både bekkeniøye og elveniøye består av individer som vandrer mellom ferskvann og saltvann (anadrome), og av individer som lever hele sitt liv i ferskvann. Både niøyene og laksen gyter på omtrent samme sted i elva og lever de første årene i ferskvann.  Havniøye lever i havet, men vandrer opp i ferskvann for å gyte. Under vandringen kan niøyene haike med laksefisk. De henger fastsugd til sjøørret og laks som kommer opp i ferskvann om høsten. Voksne havniøyer er parasitter og suger blod og kroppsvæske fra bl.a. torsk, kolje, hval og laksefisker. Bekkeniøye lever hele livet i ferskvann og er relativt stasjonær. Larvene lever av små alger og dødt organisk materiale. Voksne tar ikke til seg føde. Elveniøye har både vandrende og ferskvannsstasjonære bestander. Voksne lever i havet langs kysten, i brakkvann og ved elvemunninger. Larvene spiser små mark, krepsdyr, små alger og dødt organisk materiale. Voksne blir regnet mer som predator enn parasitt på fisk fordi de spiser kjøttstykker av byttet.