Загальна кількість видів тварин у фауні НПП налічує близько 1340 видів. Найчисельніший видовий склад мають безхребетні тварини а саме комахи близько 1000 видів, з них 7 видів занесені до Червоної книги України (далі ЧКУ) (Подалірій, Совка сокиркова, Каптурниця срібляста, ірис плямистокрилий, Емпуза піщана, Сколія – гігант, Сколія степова).
Підтип хребетних тварин разом налічує 307 видів.
За попередніми зведеннями в різні сезони року на території НПП мешкає 224 видів птахів,з яких в гніздовий період – 115 (а з урахуванням непідтверджених даних – 132), в міграційний – 181 (205), в зимовий – 74 (85). В залежності від пори року значення різних ділянок НПП для птахів суттєво змінюється.). 36 видів охороняються ЧКУ (Рожевий пелікан, Баклан малий, Чапля жовта, Косар, Коровайка, Чорний лелека, Червоновола казарка, Огар, Чернь білоока, Гоголь, Крех середній, Скопа, Польовий лунь, Канюк степовий, Змієїд, Могильник, Беркут, Орлан-білохвіст, Балабан, Сапсан, Журавель сірий, Журавель степовий, Дрохва, Лежень, Пісочник морський, Кулик довгоніг, Кулик-сорока, Коловодник ставковий, Дерихвіст лучний, Кульон великий, Кульон середній, Мартин каспійський, Крячок каспійський, Сорокопуд сірий, Шпак рожевий.
Клас ссавці налічує 30 видів . Парнокопитні – 2 види (олень благородний, лань європейська), не парнокопитні – 1 (кулан туркменський). Хижаки (шакал, єнотоподібна собака, лисиця, тхір степовий). До ЧКУ занесені (Вечірниця мала, Нетопир Куля, тхір степовий, морська свиня.
Серед риб до списку ЧКУ занесені 2 види: Білуга, Шемая звичайна. Серед плазунів 3 види занесені до ЧКУ: Полоз чотирисмугий, Мідянка, Гадюка степова.