La fauna que frecuenta la ZEPA es muy rica y variada, destacando especialmente la extraordinaria abundancia de invertebrados acuáticos de alto valor ecológico. En las lagunas del complejo se desarrollan comunidades hidrobiológicas típicamente esteparias, que cuentan con especies únicas en la Península Ibérica; estas especies encuentran en la ZEPA el límite occidental de su distribución en el Paleártico.
Las comunidades anteriormente mencionadas son altamente productivas, y concentran su máximo desarrollo en los cortos periodos de tiempo que dura la inundación, lo que explica su notable interés como recurso alimenticio para muchas aves acuáticas migratorias.
Dentro del grupo de los vertebrados hay que hacer una referencia especial, pues, a las aves, clase que incluye especies cuyas poblaciones locales son merecedoras de reconocimiento internacional. Sin embargo, también pueden observarse en el área especies muy interesantes pertenecientes a otros grupos de fauna.
Entre los peces, el más representativo de la zona es la carpa (Cyprinus carpio), que remonta el río Salado en los años con precipitaciones adecuadas para desovar, y que constituye un alimento importante para diversas especies de predadores. En 1986 se introdujo de forma ilegal en algunas lagunas de aguas permanentes un cierto número de ejemplares de tres especies originarias de Norteamérica: el pez gato (Ictalurus melas), el pez sol (Lepomis gibbosus) y el black-bass o perca americana (Micropterus salmoides); estos taxones han tenido, afortunadamente, una escasa expansión en el interior de la ZEPA, aunque en áreas cercanas han proliferado de forma notable.
Las poblaciones locales de reptiles, anfibios y mamíferos tienen relativamente escaso interés, si se exceptúa la liebre , muy apreciada por los lugareños por su valor cinegético. La pobreza de las poblaciones de los grupos indicados es consecuencia directa de la fuerte modificación del medio provocada por el hombre (escasa cobertura proporcionada por los monocultivos extensivos de cereal, uso intensivo de plaguicidas, etc.) Cabe citar la presencia, entre otras especies, de gallipato (Pleurodeles waltl), sapo corredor (Bufo calamita), rana común (Rana perezi), culebra bastarda (Malpolon monspessulanus), eslizón tridáctilo (Chalcides chalcides), lagarto ocelado (Lacerta lepida), zorro (Vulpes vulpes), erizo común (Erinaceus europaeus)y musaraña (Crocidura russula).
En el caso de las aves, es conveniente tratar de forma diferenciada los dos medios que conforman la ZEPA.
La Estepa Cerealista acoge las mayores concentraciones mundiales de
CMAOT_LA AVUTARDA EN LA RESERVA DE VILLAFAFILA
(avutarda (Otis tarda)) ; la avutarda comparte el hábitat con una rapaz, el cernícalo primilla (Falco naumanni), que posee en la zona la colonia nidificante más numerosa de Castilla y León. El hábitat estepario acoge otra larga lista de especies, que incluye aves tan significativas de este medio como son las siguientes: sisón (Tetrax tetrax), ortega (Pterocles orientalis), aguilucho cenizo (Circus pygargus), aguilucho pálido (Circus cyaneus) y alcaraván (Burhinus oedicnemus).
Por su parte, el Sistema Lagunar concentra casi el 50% de todas las aves acuáticas que se censan en Castilla y León, siendo la única zona húmeda regional que actualmente cumple los criterios necesarios, cuantitativa y cualitativamente, para ser considerada Humedal de Importancia Internacional. Entre las especies nidificantes ligadas en mayor o menor medida al medio acuático merece la pena destacar las siguientes: cigüeñuela (Himantopus himantopus), avoceta (Recurvirostra avosetta), aguilucho lagunero (Circus aeruginosus), pagaza piconegra (Sterna nilotica), avefría (Vanellus vanellus), azulón (Anas platyrhynchos), zampullín chico (Tachybaptus ruficollis), cigüeña blanca (Ciconia ciconia), pato cuchara (Anas clypeata), ánade friso (Anas strepera), chorlitejo chico (Charadrius dubius), etc. Entre los taxones invernantes o en paso se debe destacar la presencia de ánsar común (Anser anser), con 35.000 individuos censados en enero de 1998, grulla (Grus grus), ánade friso (Anas strepera), azulón (Anas platyrhynchos), cerceta común (Anas crecca) y espátula (Platalea leucorodia).
