Le lac Tanganyika abrite au moins 250 espèces de poissons cichlidés (neolamprologus, paleolamprologus, altolamprologus, xenotilapia, julidochromis, telmatochromis, tropheus, petrochromis) et 150 espèces de non-cichildés (stolothrissa, limnothrissa), dont la plupart vivent le long de la côte jusqu'à environ 180 mètres de profondeur.
La plus grande part de la biomasse se situe dans la zone pélagique et est dominée par six espèces: deux espèces de sardines du Tanganyika et quatre espèces de lates. La quasi totalité des espèces de cichlidés sont endémiques et plusieurs sont appréciées comme poissons d'aquarium.

Le Cobra d'eau (Boulengerina annulata stormsi, espèce endémique) est un reptile adapté à la vie sub-aquatique, comme les serpents marins des récifs coralliens. La partie terminale du corps est comprimée latéralement afin de faciliter la nage. Jeune, il se nourrit volontiers de Neolamprologus vivant dans les coquilles de Neothauma tanganicense (escargots endémiques du lac Tanganyika) ; adulte, il n'hésite pas à s'attaquer à des proies beaucoup plus imposantes.