Motivo de atracção dos povos que passaram por Mértola, o rio apresenta uma fauna piscícola extremamente variada. O rio Guadiana e seus afluentes apresentam uma fauna piscícola extremamente variada, existindo 16 espécies de peixes dulçaquicolas autóctones e migradores, dos quais dez são endemismos ibéricos, estando, em Portugal, quatro restringidos à bacia hidrográfica do Guadiana. É o caso do saramugo, da boga do Guadiana, do barbo-de-cabeça-pequena e do caboz-de-água-doce.

Saramugo – Anaecypris hispanica

O Guadiana foi também o último rio português onde o solho ou esturjão se fez representar, tendo os últimos exemplares sido capturados nos finais dos anos setenta. O solho, de tão notável, chegou a ser retratado nas moedas cunhadas em Mértola no século I a.C.

Entre os outros peixes migradores, ainda se pode encontrar a lampreia e a saboga, enquanto que o sável está em perigo de extinção. Todos estes aspectos contribuem para que a bacia hidrográfica do Guadiana seja considerada a mais importante em Portugal para a conservação da ictiofauna de águas interiores.

Nome comum – Nome cientifico

Saramugo – Anaecypris hispanica

Boga do Guadiana – Chondrostoma willkommii

Barbo-de-cabeça-pequena – Barbus microcephalus

Caboz-de-água-doce – Salaria fluviatilis

Esturjão – Acipenser sturio

Lampreia – Petromyzum marinus

Saboga – Alosa fallax

Sável – Alosa alosa

 
Invertebrados

Sendo o grupo com maior número de espécies de todo o planeta, não é de estranhar a presença de elevada diversidade neste Parque Natural, sobretudo para espécies ainda não descritas. Apenas como introdução a este vasto grupo de realçar as espécies de amêijoas de água-doce, aranhas e filópodes.

Sítio com grande diversidade de espécies de bivalves, quatro espécies nativas de bivalves: almeijão-comum, mexilhão-de-rio-negro, mexilhão-de-rio-comum e mexilhão-de-rio, e ainda a espécie exótica amêijoa-asiática. O mexilhão-de-rio é a única espécie protegida, está incluída no Anexo II da Directiva Habitats, no entanto, todas as restantes espécies nativas estão ameaçadas principalmente devido à perda e/ou fragmentação de habitat.

Mexilhão-de-rio negro – Potomida littoralis

 
De momento são já conhecidas cerca de 300 espécies de aranhas apenas na área do Parque Natural. Uma grande parte destas espécies é endémica da Península Ibérica,  incluindo dois endemismos recentemente descritos cuja distribuição a nível mundial está restringida a esta área protegida: Amphiledorus ungoliantae e Zodarion guadianense. Mais de uma dezenade novas espécies para a ciência aguarda no entanto descrição.
 
O conjunto de charcos temporários estudados no Parque Natural é particularmente rico em espécies de filópodes, entre as quais encontram-se por exemplo Triops cancriformis, Streptocephalus torvicornis ou Cyzicus grubei. De destacar duas espécies de anostraca, ambas não descritas: Tanymastix sp. que para além da zona de Mértola, foi descoberta numa área restrita do interior do Algarve; e Tanymastigites, este género foi apenas referenciado para o norte de África a para a península da Arábia.

Nome comum – Nome cientifico
Almeijão-comum – Anodonta anatina

Mexilhão-de-rio negro – Potomida littoralis

Mexilhão-de-rio-comum – Unio pictorum

Mexilhão-de-rio – Unio crassus

Amêijoa-asiática – Corbicula fluminea

Anfíbios

Dentro do grupo dos anfíbios, das 17 espécies que ocorrem em Portugal, pelo menos 13 podem aqui ser observadas, destacando-se pela sua raridade e/ou importância das populações rã-de-focinho-pontiagudo, o sapo-parteiro-ibérico e o tritão-de-ventre-laranja.

Nas primeiras chuvas após o verão, podem-se observar grandes quantidades de anfíbios, nas suas migrações para os locais de reprodução, que muitas vezes correspondem a “charcos temporários”.

Nome comum – Nome cientifico

Rã-de-focinho-pontiagudo – Discoglossus galganoi

Sapo-parteiro-ibérico – Alytes cisternasii

Tritão-de-ventre-laranja – Triturus boscai.

 
Répteis

  
No grupo dos répteis, estão referenciadas pelo menos 20 espécies, sendo de evidenciar a cobra-de-pernas-pentadáctila, espécie rara e que se restringe à Península Ibérica e a cobra-de-água-de-colar, de hábitos crepusculares e ainda pouco conhecida.

Na região pode-se ainda observar duas espécies de cágados, uma delas bastante raras num contexto nacional – o cágado-de-carapaça-estriada. De registar ainda a ocorrência de uma espécie de osga invulgar, a osga-turca.

Cágado-de-carapaça-estriada – Emys orbicularis

Nome comum – Nome cientifico

Cobra-de-pernas-pentadáctila – Chalcides bedriagai

Cobra-de-água-de-colar – Natrix natrix

Cágado-de-carapaça-estriada – Emys orbicularis

Osga-turca – Hemidactylus turcicus

 
Aves

A avifauna constitui um dos grupos mais visíveis do Parque Natural. As aves de presa criam nas escarpas que ladeiam as margens dos cursos de água, como é o caso da águia de Bonelli, da águia-real e do bufo-real, a maior espécie de mocho da Europa. Neste tipo de habitat ocorre também a cegonha-preta que, ao contrário da sua parente branca, tem hábitos secretivos, procurando sempre as zonas menos perturbadas para criar.

Na vila de Mértola ocorre a última colónia urbana e uma das mais importantes a nível nacional, de uma espécie bastante rara e ameaçada – o francelho-das-torres.

Nas zonas de planície, onde se desenvolve a actividade agro-pastorícia em sistema extensivo e de rotações longas de 4 a 5 anos, é ainda possível encontrar aves de estepe como é o caso da abetarda, do sisão, do cortiçol-de-barriga-negra, da calhandra-real ou do alcaravão.

Águia-real – Aquila chrysaetos

Nome comum – Nome cientifico
Águia de Bonelli – Hieraaetus fasciatus

Águia-real – Aquila chrysaetos

Bufo-real – Bubo bubo

Cegonha-preta – Ciconia nigra

Francelho-das-torres – Falco naumanni

Abetarda – Otis tarda

Sisão – Tetrax tetrax

Cortiçol-de-barriga-negra – Pterocles orientalis

Calhandra-real – Melanocorypha calandra

Alcaravão – Burhinus oedicnemus

Mamíferos

Até à data estão inventariados para a área de intervenção 35 espécies de mamíferos. Destacam-se, pelo seu estatuto de conservação a lontra, o gato bravo, várias espécies de morcegos e o leirão. Existem ainda condições para promover a ocorrência de lince-ibérico ou permitir a sua reintrodução a médio/longo prazo, num programa integrado com as áreas dos sítios de interesse comunitário circundantes.


Lontra – Lutra lutra

O gato-bravo apresenta, actualmente uma distribuição muito localizada e restringida à região centro-oeste da área protegida apresentando um nível de abundância directamente associado à presença de núcleos relativamente estáveis de coelho, com a densidade de orlas de matos e matagais e com a ausência de factores de perturbação antrópicos.

Dentro do grupo dos morcegos, destacam-se o morcego-de-ferradura-mediterrânico, morcego-de-ferradura-mourisco, morcego-de-peluche, morcego-rato-grande, morcego-de-ferradura-grande, morcego-de-ferradura-pequena. Estes morcegos habitam em fendas rochosas ou em antigas cavidades mineiras. 
 
Nome comum – Nome cientifico

Lontra – Lutra lutra

Gato bravo – Felis silvestris

Leirão – Elyomis quercinus

Lince-ibérico - Lynx pardinus

Morcego-de-ferradura-mediterrânico - Rhinolophus euryale

Morcego-de-ferradura-mourisco - Rhinolophus mehelyi

Morcego-de-peluche - Miniopterus schreibersi

Morcego-rato-grande - Myotis myotis

Morcego-de-ferradura-grande - Rhinolophus ferrumequinum

Morcego-de-ferradura-pequena - Rhinolophus hipposideros