Thổ nhưỡng

Dựa theo nguồn gốc phát sinh, thổ nhưỡng trong lưu vực sông Cầu có thể phân thành những nhóm chính dưới đây: 

- Nhóm đất feralít đỏ vàng phát triển trên đá phiến thạch sét, phiến sa và biến chất.  Loại đất này khả năng giữ nước kém, tỷ lệ sắt trong đất cao, giàu canxi. Đây là nhóm đất thích hợp cho phát triển sản xuất lâm nghiệp, cây công nghiệp (chè) và cây ăn quả. Nhóm đất feralít đỏ vàng phát triển trên đá macma axít, phân bố tập trung ở sườn một số dãy núi nằm ở phía tây và tây nam lưu vực; độ dày tầng đất vào loại trung bình và mỏng.   

- Nhóm đất phát triển trên đá kiềm (đá vôi, đá bazic). Loại đất phát triển trên đá vôi ở huyện Bạch Thông, đất tốt, thích hợp cho trồng cây nông nghiệp ngắn ngày, giầu chất
canxi, nhưng độ dày không đồng đều và thiếu nước mặt. Loại đất phát triển trên đá kiềm
tập trung ở phía tây và tây nam huyện Phú Lương (Thái Nguyên), giàu chất dinh dưỡng, độ dày thường sâu, thuận tiện cho trồng cây công nghiệp.   

- Nhóm đất phát triển trên phù sa cổ tập trung ở phần hạ lưu sông, đất có tầng sâu dày, nhưng bạc màu, tập trung ở các huyện Hiệp Hòa, Việt Yên, (Bắc Giang), Sóc Sơn (Hà Nội), ...   

- Nhóm đất trồng lúa phân bố ở các huyện Vĩnh Lạc (Vĩnh Phúc), Tiên Sơn, Quế Võ, Yên Dũng (Bắc Nnh). Thành phần cơ giới thịt nhẹ hay trung bình, dinh dưỡng khá.   

Sinh vật

Theo số liệu thống kê, đến năm 2012 diện tích rừng tự nhiên của tỉnh Bắc Kạn là 224.032 ha, Thái Nguyên là 104.824 ha, Vĩnh Phúc 9.409 ha, và Bắc Giang là73.577 ha. Diện tích rừng trồng của Bắc Kạn là 37.272 ha, Thái Nguyên là 50.511 ha, Vĩnh Phúc: là 18.404 ha và Bắc Giang là 81.500 ha. 

Hệ động thực vật trong lưu vực rất phong phú và đa dạng, các nhà khoa học đã phát hiện được: 

- Ở Bắc Kạn: có 831 thực vật bậc cao thuộc 537 chi và 145 họ trong đó có 250 loài cây thuốc, trên 120 loài cây cho gỗ và 52 loài thực vật quý. 

- Ở Thái Nguyên có 134 loài cây thuộc 39 họ, có 3 loài gỗ quý, 100 loài cây thuốc, 422 loài động vật, thuộc 91 họ, 28 bộ, 4 lớp động vật (chim, thú, bò sát, ếch nhái) trong đó hổ, báo, gấu, lợn rừng, hươu, nai gần như tuyệt chủng. 

- Ở Vĩnh Phúc có trên 620 loại thực vật trong đó có nhiều loại gỗ quý như pơ mu, các loài thảo dược quý, trên 120 loài chim, khoảng trên 45 loài thú trong đó có nhiều loại quý hiếm như cầy mực, sóc bay, vượn…