No estuário do Tejo e áreas terrestres adjacentes incluídas na ZPE ocorrem 35 espécies mamíferos, 194 espécies de aves com presença regular (aquáticas, estepárias e de floresta - 46 das quais encontram-se incluídas no anexo I da Directiva 79/409/CEE), além de 9 espécies de répteis e 11 de anfíbios. Existem referências relativamente à ocorrência de 101 espécies de peixes no estuário, mas o número de espécies com presença regular não ultrapassará as 40.

É a avifauna aquática migradora que atribui ao estuário do Tejo o estatuto de mais importante zona húmida do País e uma das mais importantes do Paleártico Ocidental. Aqui ocorrem com regularidade cerca de 100 000 aves invernantes, ultrapassando o valor de 120 000 aves nos períodos de passagem migratória. O estuário acolhe em média cerca de 54% das limícolas, 30% dos anatídeos e 4% dos ardeídeos invernantes recenseados em Portugal. Alberga mais de 1% da população regional de 14 espécies, sendo por isso local de importância internacional para a sua preservação durante as épocas de:

Invernada (% máxima de indivíduos em Janeiro em relação ao total europeu-ano de censo):

Alfaiate Recurvirostra avosetta (20.1%-1989);
Maçarico-de-bico-direito Limosa limosa (11.8%-1992);
Tarambola-cinzenta Pluvialis squatarola (5.4%-1987);
Pato-trombeteiro Anas clypeata (2.3%-1991);
Perna-vermelha Tringa totanus (2.1%-1988);
Garça-branca-pequena Egretta garzetta (2%-1992);
Ganso-comum Anser anser (1.4%-1991);
Marrequinha Anas crecca (1.4%-1991);
Pilrito-comum Calidris alpina (1.2%-1987);
Piadeira Anas penelope (c.a.1%-1992);

Reprodução (% de casais em relação ao total europeu - ano de censo):

Garça-vermelha Ardea purpurea (2%-1991);
Perna-longa Himantopus himantopus (5%-1990);
Perdiz-do-mar Glareola pratincola (>4%-1992);

Passagem (% mensal-mês/ano de censo):

Flamingo Phoenicopterus ruber (>1% Jun.-Nov./vários);
Maçarico-de-bico-direito Limosa limosa (20.5%-Fev./1992).

A população invernante de Sisão Tetrax tetrax tem bastante significado a nível nacional, tendo quase atingido 1% da população invernante na Europa. A Reserva parece ainda suportar 40 a 50% da população reprodutora nacional de águia-sapeiras Circus aeroginosus.

Os estuários são importantes para a manutenção dos stocks de pescado costeiros e este não é excepção. Constitui zona de nursery preferencial para o robalo Dicentrarchus labrax e para os linguados Solea solea e Solea senegalensis, ocorrendo ainda outras 16 espécies que o utilizam nessa função (apesar  de não preferencial). Apresenta condições para a desova e crescimento de espécies como a corvina Argyrosomus regius e efectivos da população costeira do biqueirão ou anchova Engraulis encrasicolus. Alberga populações de espécies residentes de importância comercial como o charroco Halobatrachus didactylus e o biqueirão Engraulis encrasicolus, sendo no entanto o pequeno caboz-d’areia Pomatoschistus minutus a espécie mais numerosa. É zona de transição importante para peixes diádromos onde se incluem a lampreia-do-mar Petromyzon marinus, a lampreia-do-rio Lampetra fluviatilis, o sável Alosa alosa e a savelha Alosa fallax, assim como a enguia Anguilla anguilla. Há  2 espécies de água doce que podem também ocorrer na parte superior do estuário. O seu troço terminal é local privilegiado de alimentação de espécies marinhas costeiras, havendo registo de um total de cerca de 60 espécies ao longo dos tempos, como a carta-imperial  Arnoglossus imperialis, o peixe-rei Atherina presbiter, o rodovalho Scophthalmus rombus ou como a raia-lenga Raja clavata e a raia-curva Raja undulata.

A riqueza deste estuário é preservada graças à manutenção das zonas entre marés. A matéria vegetal em decomposição, maioritariamente produzida pelo sapal, e as microalgas que se desenvolvem à superfície dos substratos são consumidas por inúmeros seres bentónicos (invertebrados e pequenos peixes). Eles constituem, por sua vez, a base alimentar de peixes na maré-cheia e de aves na maré-vazia. Várias dessas espécies desempenham um papel fundamental nas cadeias alimentares estuarinas. É o caso da minhoca Hediste diversicolor, da hidróbia Peringia ulvae, da lambujinha Srobicularia plana, do isópode Cyathura carinata, do anfípode Melita palmata, da camarinha Palaemonetes varians, do camarão-mouro Cangron cangron, do caranguejo-verde Carcinus maenas e do caboz-da-areia Pomatoschistus minutus.
 
LISTA DE ESPÉCIES