兴凯湖属于中等营养化湖泊，生态系统属良性状态。兴凯湖共有鱼类6目12科65种。时至今日肉嫩味鲜的兴凯湖大白鱼（古称湄沱之鲫）也是当地不得不尝的特色菜。兴凯湖地处东北亚候鸟大通道：每年4月来自东南沿海、长江中下游、渤海湾以及台湾、日本列岛、朝鲜半岛等地的候鸟会翱翔几千公里北迁到兴凯湖。候鸟迁徙的高峰期日过往量可以达到17万只。兴凯湖的候鸟种类共有235种。
其中金雕、白肩雕、虎头海雕、白尾海雕、东方白颧、丹顶鹤、白鹤、白头鹤、中华秋沙鸭9种为国家一类保护鸟类。素有“东方夏威夷”之称的兴凯湖是国家（AAAA级）度假、养生、旅游胜地。罕见的原生态湿地环境已成为摄影人心中的理想国及影视剧外景拍摄基地。大兴凯湖是大约6500万年前由于火山喷发造成的地壳陷落而形成的，小兴凯湖则是在大湖形成20万年以后的变迁过程中湖水退缩形成的。
公元725年李唐王朝在黑龙江流域设置黑水军，后改为黑水都督府。黑水都督府的治所位于今天俄罗斯境内的哈巴罗夫斯克，所辖区域“南距渤海，北、东际于海，西抵室韦，南北袤二千里，东西千里”。在这一时期唐朝人已知晓兴凯湖这一位于东北边陲的湖泊的存在。当时唐朝人称这个湖泊为湄沱湖，唐代的湄沱湖以盛产“湄沱之鲫”闻名。黑水都督府大约存在了90年，之后在晚唐的战乱之中逐渐消失于史籍之中。
唐朝势力从东北的退出为当地的粟末靺鞨部族提供了趁势崛起的机遇：武周时期粟末靺鞨人大祚荣趁契丹叛乱之机逃出辽西营州（今天的辽宁朝阳）向高句丽故地进发。大祚荣率领自己的族人在天门岭（今辽宁北镇市）成功伏击了追击的唐军。此后大祚荣所部“度辽水，保太白山（长白山）之东北，阻奥娄河（牡丹江上游），树壁自固”。圣历元年（公元698年）大祚荣在东牟山（今吉林敦化敖东）筑城定都。
