A importancia das aves mariñas posibilitou a declaración das illas Cíes como ZEPA (zona de especial protección para as aves), por parte do Estado español e da Comunidade europea.

A especie máis abundante no parque natural é a gaivota patiamarela (Larus cachinnans), con 22.000 parellas reprodutoras que constitúen a colonia mundial máis numerosa. É moi parecida á gaivota arxéntea (Larus argentatus), pero diferénciase principalmente pola cor amarela das súas patas (de aí o seu nome).

Con 1000 parellas reprodutoras no arquipélago, o cormorán moñudo (Phalacrocorax aristotelis), é a colonia máis importante do suroeste europeo.

Nas Cíes crían tamén, de xeito moi localizado, algunhas parellas de gaivota escura (Larus fuscus) e tamén paíños (Hydrobates pelagicos), ambas especies escasas na Península Ibérica. Tamén se atopan outras especies de aves como o alcatraz (Morus bassanus), azor (Accipiter gentilis), colimbo ártico (Gavia arctica), falcón peregrino (Falco peregrinus), pardela pichoneta (Puffinus puffinus), gaivota riseira (Larus radibundus), arao común (Uria aalge) –que conserva no arquipélago unha escasa representación non reprodutora–, etc. Gran cantidade de paxaros nidifican, hibernan ou descansan das súas viaxes migratorias nestas illas.

Entre os mamíferos silvestres, atopamos coellos (Oryctolagus cuniculus), ourizos (Atelerix algirus) e, ocasionalmente, algunha londra (Lutra lutra). Entre os réptiles cómpre destacar o escáncer de cinco dedos (Chalcides bedriagai), o lagarto arnal (Lacerta Lepida), a lagarta (Lacerta hispanica)ou pequenas cóbregas, todas inofensivas e non velenosas. Os animais anfibios son infrecuentes.