Il Padule riveste un ruolo fondamentale nelle rotte migratorie fra la costa tirrenica e l’interno; qui si possono osservare nel corso dell'anno oltre 200 specie di uccelli.
L'area palustre offre quindi eccezionali spunti per gli appassionati di birdwatching e fotografia naturalistica, soprattutto durante il passo primaverile.
Particolare rilievo naturalistico assumono gli aironi che costituiscono qui una grande garzaia: una vera e propria "città degli aironi" con migliaia di uccelli fra genitori, giovani ed immaturi dell'anno precedente. Si tratta della colonia di nidificazione più importante dell'Italia centro-meridionale, sia per il numero delle coppie nidificanti (circa 1000) che per la presenza contemporanea di sette specie: la Nitticora, la Garzetta, la Sgarza ciuffetto, l’Airone guardabuoi, l’Airone Cenerino, l’Airone bianco maggiore e l’Airone rosso.
La microfauna è altrettanto ricca ed importante, anche se meno studiata. Una pluriennale ricerca del Professor Arnaldo Bordoni ha permesso di censire oltre 1000 specie di Coleotteri: analogamente a quanto già osservato per la flora, anche nel caso dei Coleotteri il Padule rappresenta un'importantissima area di rifugio per molte specie paludicole legate a climi freddi, le stesse che si ritrovano nelle torbiere dell'Europa centro-settentrionale.
Da segnalare infine la recente diffusione del Gambero della Louisiana (Procambarus clarkii), altra specie “aliena” introdotta dal continente americano.