Das Naturdenkmal Mährische Thaya bestehtnaus der Linie des Flusses und den angrentende Feuchtwiesen. Die Gesamtlänge des Naturdenkmalsmbeträgt 24 km. Geschützt soll die Vielzahl an seltenen Pflanzen und Tieren entlang des Flusses, den Feuchtwiesen, Nassgebieten, den mezofililen bis xenofililen Gräsern und Biotopen der offenen Felsenflächen. Seltene Tiere am Fluss sind der Fischotter, die große Teichmuschel, die Malermuschel, der Bitterling, der Schneider oder Alandblecke und der Flußkrebs. Ziel des Schutzes des Naturdenkmals Mährische Thaya ist die Erhaltung des hohen Maßes an Biodiversität des Wasserlaufes und der Umgebung (von den feuchten Wiesen bis zu Felsenbiotopen) und die allmähliche Verbesserung der Wasserqualität und die Erhöhung der Migration.
Der Bitterling ist ein Kleinfisch, der sich gerne in stehnden Gewässern, Altarmen und Seen aufhält, wo auch Muscheln zu finden sind, ohne die sich der Bitterling nicht fortpflanzen könnte. Das Weibchen legt die einzelnen Eier aus der Legeröhre direkt in die Kiemenhöhle von Muscheln. Dort entwickelt sich die Brut solange, bis die Jungtiere selbst schwimmen können. Aufgrund der Abhängigkeit von Muscheln kam der Fisch auf die rote Liste und ist im Rahmen von europäischen Vorschriften unter Schutz von NATURA 2000. Gemäß der Agentur für Umweltschutz lebt der Bitterling hier und dort in kleinen Populationen in allen Hauptgewässern (Elbe, Oder und March). Wenn man die Gebiete untereinander vergleicht, dann nimmt die Mährische Thaya einen Spitzenplatz ein.
Entlang des Flußes kann man viele interessante Tierarten beobachten, eine davon ist der Schilfkäfer (Donacia marginata), der von der Uferbepflanzung lebt. Das Naturdenkmal Mährische Thaya bildet die dritte Station auf dem Lehrpfad der Naturdenkmäler von Dačice.