Тваринний світ НПП дуже різноманітний і включає  328  види хребетних. Серед них:

Ссавці 41
Птахи 218
Плазуни 6
Земноводні 10
Круглороті та риби 53

     В водах річки Білозірки, Каховського водосховища, ставках і струмках, які протікають по балках, мешкають такі види риб -  сом, судак, короп, лящ, бичок.

     Найбагатшим классом хребетних є птахи.  Серед них: орлан-білохвіст, орел-могильник, підорлик великий, скопа, огар. Досить звичайними є: сойка, сиворакша, бджолоїдка, горлиці, припутень, сови вухата і болотяна, дятли сирійський і сивий, іволга і одуд, ластівки. Тут мешкають дрібні соколині, кулики, горобині, гуси, качки. На прольоті бувають журавлі, чорний лелека, червоновола казарка, галагаз та багато  інших птахів.

     Найбільшими серед ссавців є козуля європейська, кабан дикий, вовк. Але найпоширеніші тут гризуни та рукокрилі: ховрах крапчастий, мишівка степова, вечірниця мала, нічниця ставкова, миша курганчикова та інші. Звичайними є їжак, білозубка мала, заєць-русак. Тут мешкає 9 видів хижаків, в тому числі борсук, лисиця, єнотовидний собака, тхір степовий. З 2003 року в лісовому ценозі присутня білка звичайна, яка перекочувала до Великого Лугу з Кримського півострова. В плавневій частині мешкають ондатра та здичавіла нутрія.