Στην ευρύτερη περιοχή της Λίμνης Κερκίνης υπάρχουν πολλά είδη θηλαστικών, αρκετά από τα οποία είναι απειλούμενα, όπως η Βίδρα, το Ζαρκάδι, το Τσακάλι, ο Λύκος, η Αγριόγατα, ενώ υπάρχουν και αρκετά κοινά είδη όπως η Αλεπού, η Νυφίτσα, ο Αγριόχοιρος, ο Λαγός, ο Σκαντζόχοιρος, ο Ασβός κ.λπ. Επίσης, τόσο στο παρόχθιο δάσος, όσο και στις γύρω υγρές περιοχές συναντώνται 10 περίπου είδη αμφιβίων και περισσότερα από 20 είδη ερπετών.

Σπουδαία είναι και η ιχθυοπανίδα της λίμνης. Στο ευρύτερο σύστημα Κερκίνης-Στρυμόνα έχουν καταγραφεί πάνω από 30 είδη ψαριών, τα περισσότερα από τα οποία είναι αυτόχθονα. Η λίμνη έχει αρκετά είδη ψαριών με εμπορικό ενδιαφέρον, όπως ο Κυπρίνος (Γριβάδι) και η Πεταλούδα και παρουσιάζει αξιόλογη αλιευτική παραγωγή. Μετά την κατασκευή του νέου φράγματος το 1982, εξαφανίστηκαν από τη λίμνη το Χέλι και ο Γουλιανός, ενώ μειώθηκε πολύ ο αριθμός των Κυπρίνων.

Στη λίμνη και στα γύρω βουνά έχουν καταγραφεί 300 και πλέον είδη πουλιών. Από αυτά δύο, ο Αργυροπελεκάνος και η Λαγγόνα, είναι παγκόσμια απειλούμενα με εξαφάνιση. Παρατηρούνται ακόμη, οι πιο σημαντικές αποικίες της Ν.Βαλκανικής χερσονήσου από Κορμοράνους, Χουλιαρομύτες, Χαλκόκοτες και διάφορα είδη ερωδιών, ενώ τα τελευταία χρόνια παρατηρήθηκαν και νέα είδη για την περιοχή, όπως η Νανόχηνα, το Φοινικόπτερο, Κυνηγογέρακας, ο Νανόκυκνος κ.α. Στην ευρύτερη περιοχή υπάρχουν πολλά σπάνια αρπακτικά πουλιά, όπως ο Βασιλαετός, ο Χρυσαετός, ο Πετρίτης, ο Στικταετός κ.α. Μερικά είδη όμως, όπως ο Θαλασσαετός και ο Σταυραετός, ο Καλαμοτριλιστής και ο Καλαμόκιρκος δεν φωλιάζουν πια εδώ, εξαιτίας των αλλοιώσεων στους χώρους φωλιάσματός τους.