São cerca 106 espécies de aves aquáticas e 112 espécies de aves terrestres as que se encontram inventariadas na Lagoa de Santo André. A espécie mais numerosa é o Galeirão (Fulica atra), herbívoro mergulhador.

A ausência de marés que impede que os sedimentos fiquem a descoberto e aprofundidade do corpo central da Lagoa favorecem a existência de um elevado número de patos mergulhadores tais como o Pato-de-bico-vermelho (Netta rufina) e os Zarros (Aythya sp.). Surgem também outras espécies nas margens superficiais e alagadiças , como os patos de superfície (Anas sp.) e as aves limícolas (ordem Charadriiformes), que estão presentes quase todo o ano.

Foram também já observadas na lagoa 4 das 10 espécies de aves consideradas "em perigo" no Livro Vermelho dos Vertebrados de Portugal: o Abetouro (Botaurus stellaris), a Cegonha-negra (Ciconia nigra), o Caimão (Porphyrio porphyrio) e a Águia-pesqueira (Pandion haliaetus).Quanto à restante fauna destaca-se a presença de algumas espécies raras ou ameaçadas, como são os casos do Rato-de-cabrera (Microtus cabrerae), da Lontra (Lutra lutra) e de duas espécies de libélulas (Odonata) de distribuição muito localizada na Europa: Orthetrum nitidinerve e Bachythemis leuscostica.