Il lago di Massaciuccoli occupa una posizione geografica tale da farne un importante punto di transito e sosta per i migratori e la grande varietà di habitat rende possibile la sosta ad un elevato numero di specie, queste spesso frequentano la nostra Riserva; , il Falco pescatore (Pandion haliaeus), le Marzaiole (Anas querquedula), gli ormai rari Mignattini (Chlidonias niger) e Gabbianelli (Larus minutus). Numerosi i limicoli come il Cavaliere d’Italia (Himantopus himantopus) o il Chiurlo (Numenius arquata) ma anche specie rare come i Mignattai (Ibis falcinellus).

Questa vasta zona umida con i suoi estesissimi canneti riveste per una grande importanza anche per gli uccelli nidificanti così troviamo popolazioni importanti di: Airone rosso (Ardea Purpurea), Tarabusino (Ixobrychus minutus), Falco di palude (Circus aeruginosus) e numerose specie di piccoli passeriformi del canneto tra cui ricordiamo il Forapaglie castagnolo (Acrocephalus melanopogon), il raro e bellissimo Basettino (Panurus biarmicus), il Pendolino (Remiz pendulinus), la Salciaiola (Locustella luscinioides) fino ai più comuni Cannareccioni (Acrocephalus arundinaceus) e Cannaiole (Acrocephalus scirpaceus).

Durante l’inverno si possono osservare decine di Svassi maggiori (Podiceps cristatus) e Tuffetti (Tachybaptus ruficollis) che si alimentano nelle acque libere del lago, mentre tra i canneti si può trovare il Tarabuso (Botaurus stellaris) e il Migliarino di palude (Emberiza schoeniclus). Al tramonto, quando si radunano su vecchie piante per passare le notti, si possono ammirare migliaia di esemplari di Cormorano (Phalacrocorax carbo), Garzetta (Egretta garzetta) e Airone bianco maggiore (Egretta alba)

Proprio per la presenza di specie ornitiche rare e minacciate, sia nidificanti sia svernanti, il lago costituisce sito ICBP d’importanza nazionale per l’avifauna acquatica.

Tra gli anfibi citiamo la presenza di endemismi italiani quali il Triturus carnifex e la raganella europea (Hyla arborea).

Tra gli invertebrati ricordiamo l’endemismo toscano Heterocerus fusculus etruscus e le specie rare Planorbarius corneus, Theodoxus fluviatilis, Trithemis annulata, Vertigo moulinsiana e Unio elongatulus.