Stóra Dímun regnes som et spesielt viktig fugleområde av BirdLife International, som et hekkested for ca. 130 000 par sjøfugl, spesielt lunde (40 000 par), krykkje (36 900 par), havsvale (15 000 par), lomvi (29 600 individer) og teist (50 par). Færøyenes siste geirfugl ble drept på Stóra Dímun i 1808. Stóra Dímun har vært et av Færøyenes viktigste steder for fuglefangst, både i form av fangst av sjøfugl og sanking av egg, og bonden på øya har hatt fuglefjellene for seg selv. Stóra Dímun har ingen levedyktige populasjoner av ville landpattedyr, men harer har blitt observert flere ganger.