Ūdens sastāva vidējie rādītāji vasaras mēnešos (jūnijs–augusts): caurredzamība – 0,9 m (līdz dibenam); pH – 7,7; mineralizācija – 0,3 g/l; izšķīdušais skābeklis – 1,9 mg/l; redokspotenciāls – 480 mV; duļķainība – 1,6 NTU; kopējais N – 1,3 mg/l; NO3 – 0,07 mg/l; kopējais P – 0,1 mg/l; PO4 – 0,12 mg/l. Pateicoties Daugavas palu ūdeņu ieplūšanai caur Dvietes upes izteku ezera austrumu galā, pavasara palu kulminācijas brīdī ezera ūdens sastāvs kļūst līdzīgs Daugavas ūdens sastāvam.
Vasarā ezers atrodas t. s. dzidrūdens stadijā, kurā barības vielu apriti kontrolē ūdensaugu veģetācija. Ezerdobes lielāko daļu (~ 95 %) vasarā sedz ezera meldra (Scirpus lacustris) audzes. Nelielās lāmās ezerdobes centrālajā daļā dominē iegremdētie ūdensaugi: slaidais grīslis (Carex acuta), iegrimusī raglape (Ceratophyllum demersum), dzeltenā lēpe (Nuphar lutea), parastā bultene (Sagittaria sagitifolia) un citi. 2007. gada vasarā ezerā konstatētas 34 ūdensaugu sugas, tai skaitā vairākas retas un aizsargājamas: smailā nitella (Nitella mucronata), pušķu kamolīte (Tolypella prolifera), smaillapu glīvene (Potamogeton acutifolius), matveida glīvene (Potamogeton trichoides) un sakņojošais meldrs (Scirpus radicans).
Ezera fitoplanktona un zooplanktona cenozes mainās gan sezonāli, gan reaģējot uz ūdens līmeņa izmaiņām: pavasarī ezerā dominē zaļaļģes, vasarā – kramaļģes, eiglēnaļģes un kriptofītaļģes. Zooplanktona sastāvā visu gadu dominē virpotāji (Synchaeta sp.).
Zivju faunas pētījumi ezerā nav veikti, taču tuvā novietojuma un identisko hidroloģisko apstākļu dēļ tā, visticamāk, ir tāda pati kā Skuķu ezerā. Organisko atlieku pūšanas dēļ ezera ūdeņi gan ziemas, gan vasaras mazūdens periodā ir ar skābekli ļoti nabadzīgi un nav piemēroti zivju eksistencei.
Dvietes ezerā Daugavpils Universitātes bioloģijas ekspertu nesen veiktajos pētījumos konstatētas vairākas aizsargājamas bezmugurkaulnieku sugas: divjoslu airvabole (Graphoderus bilineatus), zaļā dižspāre (Aeshna viridis), mirdzošā ūdensspolīte (Segmentina nitida) un lielais gludgliemezis (Cochlicopa nitens).
Pavasarī Dvietes ezers un tā apkārtne kalpo kā Daugavas zivju nārsta vieta un migrējošo ūdensputnu pulcēšanās vieta, vasarā – kā ligzdošanas vai barošanās vieta dažādu retu un aizsargājamu sugu putniem: melnajam zīriņam (Chlidonias niger), upes zīriņam (Sterna hirundo), mazajam ormanītim (Porzana parva), niedru lijai (Circus aeruginosus) un citiem.
