Στο Δέλτα του Νέστου έχουν παρατηρηθεί 254 είδη πουλιών, ανάμεσα στα οποία πολλά είναι απειλούμενα σε εθνικό ή διεθνές επίπεδο. Οι υγρότοποι του Δέλτα περιλαμβάνονται στον κατάλογο των Υγροτόπων Διεθνούς Σημασίας (Σύμβαση Ραμσάρ), γεγονός που επιβεβαιώνει την αξία τους για τα υδρόβια πτηνά.

Στην περιοχή έχουν παρατηρηθεί 7 παγκοσμίως απειλούμενα είδη (Αργυροπελεκάνος Pelecanus crispus, Κοκκινόχηνα Branta ruficollis, Βαλτόπαπια Aythya nyroca, Στικταετός Aquila clanga, Βασιλαετός Aquila heliaca, Κιρκινέζι Falco naumanni, Λεπτομύτα Numenius tenuirostris) και 12 κινδυνεύοντα σε ευρωπαϊκό επίπεδο. Σε εθνικό επίπεδο, 70 είδη περιλαμβάνονται στο "Κόκκινο Βιβλίο των Απειλούμενων Σπονδυλόζωων της Ελλάδας", από τα οποία 1 αναφέρεται ως εκλίπον, 19 κινδυνεύουν με εξαφάνιση, 21 είναι τρωτά και 8 είναι σπάνια. 81 είδη περιλαμβάνονται στο Παράρτημα Ι της Οδηγίας 79/409/ΕΟΚ.

Το Δέλτα του Νέστου είναι η σημαντικότερη περιοχή στην Ελλάδα για την αναπαραγωγή της Αγκαθοκαλημάνας Hoplopterus spinosus, ενώ εδώ διασώζεται ο τελευταίος φυσικός πληθυσμός του άγριου Κολχικού Φασιανού Phasianus colchicus colchicus.