Dolina rzeki Odry obfituje w rozmaite gatunki zwierząt. Występuje tu wiele cennych gatunków ptaków, w tym gatunki chronione takie jak zimorodek, remiz, dzięcioł zielonoszary, pleszka, kormoran, łabędź niemy.

Spośród ssaków zamieszkujących teren dorzecza Odry wyliczyć należy wyjątkowo cenne przyrodniczo i objęte ścisłą ochroną - bobra i wydrę.

Odra jest także siedliskiem wielu gatunków płazów i gadów. Z płazów chronionych wymienić należy ropuchę szarą i zieloną oraz rzekotkę drzewną, natomiast spośród gadów jaszczurkę zwinkę, żyworódkę, padalca zwykłego.

W wodach rzeki Odry występują liczne gatunki ryb. Są to zarówno ryby typowo słodkowodne m.in. płoć, leszcz, karp, pstrąg, sandacz, okoń, ciernik, sum, brzana, ciosa, minóg rzeczy jak i ryby wędrowne - łosoś, troć, węgorz oraz gatunki morskie (w Zatoce Pomorskiej), takie jak śledź.