Le site Natura 2000 "Camargue" a été désigné pour la conservation de plus de 130 espèces animales d'intérêt communautaire.
Les oiseaux sont les plus nombreux avec plus d'une 100ene d'espèces d'intérêt communautaire fréquentant le site, reconnu d'importance internationale pour la reproduction, l'hivernage et la migration de très nombreuses espèces. Le site accueille notamment d'importantes colonies de laro-limicoles coloniaux, se reproduisant sur de petits ilots aux sein des lagunes du site, tels que le Goéland railleur, l'Avocette élégante, la Mouette mélanocéphale, la Sterne hansel ou encore la Sterne naine qui niche également sur les arrières plages et les cordons sableux.
Le site Natura 2000 accueille également la seule population française de Glaréole à collier, espèce particulièrement menacée, qui choisit les milieux très ouverts du site pour nicher tels que les sansouires et prés salés ou encore les terres agricoles.
Parmi les grands échassiers nicheurs à forts enjeux de conservation, citons l'unique colonie française de Flamant rose, ou encore l'Ibis falcinelle et la Spatule blanche.
Le site est également connu pour accueillir d'importantes colonies de hérons arboricoles et paludicoles. Parmi ces derniers, la Grande Aigrette, le Héron pourpré, le Butor étoilé ou encore le Blongios nain s'installent dans les grandes roselières du site pour s'y reproduire.
La partie marine du site constitue quant à elle une zone d'alimentation importante pour les Puffins, espèces pélagiques qui fréquentent préférentiellement la zone au large ainsi qu'une zone d'hivernage privilégiée pour les Macreuses noires et brunes, le Plongeon imbrin ou encore l'Eider à duvet .
9 espèces de mammifères sont également recensées sur le site. Ce dernier accueille notamment d'importantes colonies de reproduction de chauves-souris à forts enjeux de conservation telles que le Grand Rhinolophe et le Murin à oreilles échancrées.
Autrefois commune dans l'ensemble des milieux aquatiques de Camargue, la Loutre d'Europe, dont la population camarguaise semble avoir disparu durant la seconde moitié du XXeme siècle, recolonise peu à peu le delta.
Le Castor d'Eurasie est quant à lui bien répandu au sein des ripisylves présentes le long des deux bras du Rhône.
Des groupes de Grand Dauphin sont également régulièrement observés sur la partie marine du site, au large des côtes camarguaises.
Deux espèces de reptiles à forts enjeux de conservation sont observées sur le site Natura 2000. La Camargue abrite aujourd'hui l'une des plus importantes populations de Cistude d'Europe sur le littoral méditerranéen français. Cette espèce, fortement menacée, fréquente les eaux douces à saumâtres du site et s'accomode de nombreux habitats. Si son aire de répartition sur le site apparait morcelée par des zones peu propices à l'espèce, le delta abrite encore plusieurs noyaux de populations relativement importants en superficie et en densité.
La partie marine du site est également régulièrement fréquentée par la Tortue Caouanne.
6 espèces de poissons d'intérêt communautaire ont été inventoriées sur le site. Parmi elles, les poissons migrateurs tels que l'Alose feinte du Rhône ou les Lamproies marines et fluviatiles fréquentent la zone marine du site durant leur phase de croissance et migrent ensuite par les bras du Rhône afin de coloniser les eaux continentales pour frayer. La Bouvière, espèce inféodée aux milieux dulçaquicoles, réalise quant à elle l'ensemble de son cycle de vie au sein du réseau de canaux présent dans le delta.
Enfin, 4 espèces d'insectes d'intérêt communautaire sont recensées sur le site. Parmi elles, la Cordulie à corps fin, libellule rare et menacée, s'observe le long des canaux et roubines, de manière localisée sur le site.
