Les oiseaux sont les mieux étudiés suivis des insectes et batraciens.
L'intérêt majeur de cette réserve est constitué par la richesse extraordinaire en oiseaux qui y nichent, qui y hivernent ou qui y passent plus ou moins occasionnellement (relais migratoire). Plus de 200 sp. d'oiseaux sont recensées et au moins 68 y ont niché au moins une fois. C'est un site de reproduction d'espèces d'oiseaux menacés à l'échelle régionale (comme Anas crecca, A. querquedula, Saxicola torquata). La Gorgebleue, le Phragmite des joncs, la Bouscarle de Cetti, le Bruant des roseaux, la Locustelle tachetée, la Rousserolle effarvate ainsi que récemment le Grèbe à cou noir et le Blongios nain y sont maintenant nicheurs. Le Râle d'eau, le Faucon hobereau et le martin-pêcheur également. On retiendra aussi Podiceps cristatus, Aythya fuligula, Tadorna tadorna, Circus aeruginosus (niche dans les marais de Douvrain, a tenté de nicher aux Marionville), Larus canus (seul site de nidification avec Obourg) et la Rousserolle turdoïde. De nombreux migrateurs assez rares s'y arrêtent tels que les Chevaliers, Gravelots, Pluviers, Bécasseaux, etc. Des espèces de passage plus rares ont également été détectées: Pouillot à grand sourcil, Jaseur boréal, Cisticole des joncs, Rémiz penduline. Les principales espèces de canards et de grands échassiers y ont séjournés. Divers sp. de Pics, de Passereaux (Linotte mélodieuse, Fauvette grisette, ...) et de Rapaces y nichent.
Un total de 27 sp. de mammifères ont été mentionnés (chiffres à reconfirmer actuellement) dont la musaraigne aquatique (Neomys fodiens), le lérot (Eliomys quercinus) et le rat des moissons (Micromys minutus). On trouve également des carnivores tels Vulpes vulpes, Mustela putorius, M. erminea, M. nivalis.
Etant donné la multiplicité des plans d'eau, le site est très intéressant. Les 4 espèces de tritons sont présentes ainsi que Rana gr. esculenta, R. temporaria, Bufo bufo et une population relictuelle de Lacerta vivipara.
Esox lucius, Abramis brama, Rutilus rutilus, Tinca tinca, Italurus melas, Pungitius pungitius nagent dans les étangs. L'Able de Heckel, un poisson peu répandu, s'y retrouve ainsi que 27 sp. d'Odonates (dont l'Agrion aux yeux rouges, le Leste brun et le Sympétrum noir).
Parmi les insectes, les espèces les plus marquantes sont Prosopis cornuta, Ectemnius cephalotes (Hyménoptères), Ranatra linearis (Hétéroptères), Olistophus rotundatus, Hygrobia tarda (Coléoptères).
Une trentaine d'espèces de Rhopalocère (Petit et Grand Mars Changeant, Argus vert, Hespérie de l'Alcée, ...) et une trentaine d Hétérocères (Ecaille chinée, Triple raie, Sphynx de l'épilobe, ...) sont signalées.
D'autres sp. rares à mentionner: Aromie musquée, Cicindèle champêtre, Criquet à ailes bleues, Conocéphale des roseaux, Sauterelle des chênes, Coccinelle à échiquier et à 24 points.
Les araignées groupent également quelques espèces très rares.
Les mollusques sont représentés par de nombreuses espèces, mais sont assez communes (LOUIS, 1988).