Наиболее примечательна орнитофауна парка. В бассейне Илексы находится самая крупная в Европе гнездовая группировка рыбоядных хищных птиц, занесенных в международную Красную Книгу: орлана-белохвоста (Haliaeetus albicilla), скопы (Pandion haliaetus), беркута (Agnila chrisaetus).
Всего встречается 176 видов птиц, из них 41 вид – пролетный. На озерах и болотах гнздится лебедь-кликун (Cygnus cygnus), канюк (Budeo budeo), серый журавль (Grus grus). Необычайно высока численность глухаря, тетерева и белой куропатки.