Η λίμνη Βόλβη διαθέτει πλούσια πανίδα, που περιλαμβάνει 24 είδη ψαριών, μεταξύ των οποίων το ενδημικό ψάρι λιπαριά (Alosa macedonica) και τα ενδημικά υποείδη γέλαρτζα (Chalcalburnus chalcoides macedonicus) και λακόψαρο (Leuciscus cephalus macedonicus), 19 αμφίβια και ερπετά και 34 είδη θηλαστικών, μεταξύ των οποίων η βίδρα και δύο είδη νυχτερίδων (Myotis bechsteini, Myotis blythi). Η λίμνη προστατεύεται από ευρωπαϊκές και διεθνείς συνθήκες, με κυριότερη τη Συνθήκη Ραμσάρ. Πιο εντυπωσιακό είναι το πλήθος της ορνιθοπανίδας με 248 είδη πουλιών (το 58% του συνολικού αριθμού της Ελλάδος) να έχουν καταγραφεί και 106 να φωλιάζουν εδώ. Η περιοχή είναι σημαντική για τα διαβατικά και διαχειμάζοντα υδρόβια είδη πτηνών. Στον υδροβιότοππο των δύο λιμνών διαχειμάζουν σε τακτική βάση πάνω από 20.000 πτηνά.