Färnebofjärdens nationalpark har ett rikt fågelliv. Här finns en blandning av skogs- och våtmarksberoende, nordliga och sydliga arter. I skogen trivs orre, tjäder och järpe. Kring vattendragen hittar du trana, storlom, ljungpipare och havsörn. Det finns också fiskgjuse i området, runt 15–20 par. 

Nationalparken fungerar också som rastplats för sångsvan. Under vårflyttningen samlas svanarna i de isfria delarna av fjärden.

Däggdjur

Av däggdjur finns starka stammar av älg, rådjur, hare och mård. Lodjur förekommer regelbundet. Det finns även en liten stam av utter. Under senare delen av 1980-talet har även bäver etablerat sig inom området.

Sällsynta och hotade insektsarter

Många sällsynta och hotade insekter trivs i nationalparken tack vare mångfalden av skogsbiotoper. De trivs framför allt i träd som är äldre och lövrika eller döda och döende. Här kan du bland annat se cinnoberbagge, svartoxe, hårig taggbock och liten timmerman, samt ett tiotal andra arter som betecknas som sårbara i landet. Totalt har ett 60-tal rödlistade insektsarter påträffats.

Fiskar

Färnebofjärden har även ett art- och individrikt fiskbestånd. Sammantaget finns ett tjugotal olika fiskarter. Forsarnas och strömmarnas harr- och öringstam samt fjärdens gös-, gädd- och abborrbestånd är av stort intresse för fritidsfisket.