Valle Cavanata besitzt eine große Vielfalt an Lebensräumen. Die Störungen durch den Mensch sind sehr gering und auf den Rand des Naturschutzgebiets beschränkt; daher sind zahlreiche Tierarten mit sehr unterschiedlichen ökologischen Bedürfnissen dauerhaft hier ansässig.
Die größte Tiergruppe stellen zweifellos die Vögel (rund 240 Arten), insbesondere Wasservögel dar. In den Wintermonaten handelt es sich dabei überwiegend um Vertreter der Entenvögel (Stockenten, Schnatterenten, Spießenten, Löffelenten, Tafelenten, Bergenten usw.) und Taucher; im Frühjahr und Sommer sind es vielfach Reiher (Silberreiher, Graureiher, Purpurreiher und Seidenreiher) und Watvögel. Auch Greifvögel wie die Rohrweihe und einige Höckerschwan-Paare und Graugänse sind anzutreffen. Gelegentlich statten auch Flamingos dem Gebiet einen Besuch ab.
Die meisten Vogelarten werden normalerweise während des Vogelzugs im April verzeichnet, während im Winter die Gesamtzahl an Vögeln am höchsten ist.
Neben den Vögeln leben hier auch viele Säugetiere (Reh, Wildschwein, Dachs, Fuchs und Feldhase) sowie Amphibien, Reptilien (Europäische Sumpfschildkröte, Würfelnatter, Ringelnatter) und Fische.
Vor allem in den letzten Jahren hat sich der naturkundliche Wert des Schutzgebiets deutlich erhöht, da neuerdings Stelzenläufer, Flussseeschwalben, Lachmöwen und Brandgänse hier nisten und sich zu bestimmten Jahreszeiten eine Gruppe Flamingos dauerhaft dort aufhält.
