La végétation est dominée par les espèces hygrophiles. On peut y noter plusieurs groupements interpénétrés:
- un groupement flottant à Lemna minor;
- un groupement amphibie à Eleocharis palustris;
- un groupement à Agrostis stolonifera et Alopecurus geniculatus;
- un groupement à Agrostis stolonifera;
- un Bidention sur sol remué (à l'est de la réserve) qui rassemble Rumex maritimus, Ranunculus sceleratus, Bidens cernua, Rorippa palustris, Chenopodium album, C. rubrum, C. ficifolium, Veronica anagallis-aquatica, Alopecurus geniculatus, Persicaria lapathifolia, Plantago major, Ranunculus repens, Rumex conglomeratus, Festuca arundinacea, etc.;
- des jonchaies très étendues à Juncus inflexus, J. effusus, aujourd'hui complètement inondées;
- des roselières à Typha latifolia, où s'insinue Alisma plantago-aquatica;
- des roselières à Phragmites australis, plus ou moins humides;
- des éléments de mégaphorbiaies dont Lycopus europaeus, Lythrum salicaria, Eupatorium cannabinum, Scrophularia auriculata, Cirsium palustre, Stachys palustris, Mentha aquatica, Lotus pedunculatus, Epilobium parviflorum, E. hirsutum, Calystegia sepium, Solanum dulcamara, Rumex conglomeratus, Iris pseudacorus, etc.;
- des espèces de magnocariçaies dont Carex paniculata et C. cuprina (= C. otrubae), disséminés dans les roselières et les jonchaies;
- des peuplements denses d'Epilobium hirsutum;
- des prairies abandonnées dominées par les graminées où l'on note Holcus lanatus, Phleum pratense, Dactylis glomerata, Bromus hordeaceus, Agrostis stolonifera, Arrhenatherum elatius, Deschampsia cespitosa, Elymus caninus, Lolium perenne, Poa trivialis, Alpecurus geniculatus, Carex hirta, Cirsium arvense, Lathyrus pratensis, Lychnis flos-cuculi, Trifolium repens, Rumex obtusifolius, Ranunculus repens, Cerastium vulgatum,...
- des prairies à Lolium perenne, Trifolium repens présentent localement des cariçaies à Carex hirta ou, dans les zones plus humides, des peuplements de Juncus articulatus, Alopecurus geniculatus, Glyceria fluitans,...
- un début de recolonisation par la saussaie rivulaire avec Salix caprea, S. alba, S. viminalis.
Le marais de Tamines est surtout connu pour son intérêt ornithologique et est régulièrement fréquenté par les observateurs. Il s'agit d'une des rares zones humides de quelque importance qui subsiste dans la basse vallée de la Sambre. Plusieurs espèces rares dans la région s'y reproduisent ou y ont déjà niché. La roselière constitue l'un des rares sites de nidification du phragmite des joncs (Acrocephalus schoenobaenus) en province de Namur et elle accueille également la rousserolle effarvatte (Acrocephalus scirpaceus), le râle d'eau (Rallus aquaticus) ou encore le bruant des roseaux (Emberiza schoeniclus). Des espèces nettement plus rares sont occasionnellement notées comme la rousserolle turdoïde (Acrocephalus arundinaceus) en 2012.
Autre nicheur de marque, la gorge bleue à miroir (Luscinia svecica) occupe le site depuis plusieurs années. Durant la période hivernale, la zone humide est fréquenté notamment par divers anatidés dont la sarcelle d'hiver (Anas crecca) et le canard chipeau (Anas strepera), par la bécassine des marais (Gallinago gallinago) et par de petites troupes de pipit spioncelle (Anthus spinoletta).
En dehors des oiseaux, la faune aquatique demeure largement méconnue. A titre d'exemple, très peu de données sont disponibles pour les odonates et les amphibiens.