Dolina Narwi i parku gdzie stwierdzono w dolinie obecność 179 gatunków ptaków, w tym 149 gatunków lęgowych - rokitniczka, potrzos, brzęczka, trzcinniczek, krzyżówkastanowiących 60% ornitofauny oraz występowanie gatunków charakterystycznych dla doliny, związanych z szuwarami bagiennymi - kropiatka, zielonka, rybitwa czarna, bąk, błotniak stawowy. Dolina Narwi spełnia kryteria, które kwalifikują ten obszar jako ostoję lęgową ptaków wodno-błotnych o znaczeniu międzynarodowym i europejskim. Jest ona rejonem lęgowym ponad 1% populacji europejskiej co najmniej 10 gatunków ptaków, w tym bąka, cyranki, błotniaka stawowego, błotniaka łąkowego, zielonki, kropiatki, derkacza, i dubelta, oraz miejscem rozrodu trzech gatunków ptaków zagrożonych wymarciem w skali światowej - bielika, derkacza i wodniczki. Na terenie parku występuje około 40 gatunków ssaków. Wśród nich jest niewielka populacja łosia i wydry oraz liczna bobra. Środowiska wodne doliny są zasobne w ryby, których stwierdzono w parku 22 gatunków. W parku odnotowano m.in. także obecność 13 gatunków płazów.
Dolina Biebrzy jest unikatową w skali Europy enklawą dla ptaków wodno-błotnych. Obserwowano tu dotychczas 263 gatunki ptaków, w tym 185 gatunków lęgowych. Spośród 56 gatunków uznanych w Polsce za zagrożone wyginięciem 21 gnieździ się w biebrzańskim parku, np.: dubelt, wodniczka, rybitwa czarna, orlik grubodzioby. Dla niektórych ptaków ptaków wodno-błotnych Bagna Biebrzańskie są jedną z ostatnich ostoi gwarantujących utrzymanie się ich populacji w Europie Środkowej. Dla wielu grup fauny dane są wciąż niekompletne i wymagają uzupełnienia. Na obszarze parku stwierdzono występowanie 47 gatunków ssaków, 12 gatunków płazów, 5 gatunków gadów i 37 gatunków ryb. Fauna bezkręgowców jest słabo poznana. Jak dotąd zarejestrowano tu występowanie: 607 gatunków motyli - z tego 93 gatunki motyli dziennych, 42 gatunki chruścików, ok. 400 gatunków pająków i 19 gatunków pijawek.