Іхтіофауна заповідника багата та різноманітна, вона налічує 99 видів, які належать до 30 родин. В акваторії Дунайського біосферного запоідника зустрічаються всі види риб, занесені до Європейського Червоного списку: шип, атлантичний осетер, чорноморський та дунайський лосось, умбра, чоп великий та малий. З 32 видів риб, занесених до Червоної книги України, тут зустрічається 15 видів. Крім вже згаданих, це білуга, стерлядь, вирезуб, пічкур дунайський довговусий, шемая дунайська, йорж смугастий і ін. З промислових видів найціннішими є осетрові та дунайський оселедець.

Фауна безхребетних заповідника вивчена ще недостатньо. Лише у 1996 році під час нетривалої експедиції наукових співробітників Інституту зоології ім. Шмальзаузена НАН України було знайдено 2 нових для науки види комах, яких, загалом, на території заповідника відмічено 1059 видів. Проте вже зараз можна стверджувати, що тут мешкає багато рідкісних і корисних видів, із яких до Червоної книги України занесено 36 видів. Назвемо лише ті, які занесені також і до Європейського Червоного списку: коромисло зелене, бабка білолоба, бабка хвостата, бабка болотяна, дибка степова, красотіл пахучий, бражник обліпиховий, бражник-прозерпіна, мантиспа хижа.

Загалом на території заповідника зареєстровано перебування 40 видів тварин, занесених до Європейського червоного списку, 104 видів, занесених до Червоної книги України, 205 видів, що підлягають особливій охороні згідно з Бернською конвенцією.

Основну частину території заповідника, майже 70 %, займають плавневі екосистеми, представлені головним чином слабомозаїчними угіддями. Тут на великих просторах домінують угруповання, утворені очеретом звичайним, рогозом вузьколистим, осокою гострокінечною та ін. Серед них окремими плямами виділяються зарості верби попелястої. Плавні виконують найбільш важливу функцію - біофільтраційну на шляху надходження каламутної та насиченої різними сполуками дунайської води до Чорного моря.

Лісові та чагарникові екосистеми плавневих ландшафтів заповідника представлені як природними угрупованнями, так і штучними насадженнями (верби кількох видів, тополі чорної тощо). Вздовж водотоків смугами від 5 до 200 м тягнуться зарості, утворені вербою білою, ламкою, тритичинковою та ін., а вздовж морського берега - обліпихою, маслинкою, аморфою, тамариксом, тополею білою та ін.

Лучні екосистеми розташовані на підвищених ділянках прируслових пасом, а також по окраїнах плавнів, прилеглих до приморських грив. Вони формуються на місці болотних та прибережно-водних угруповань, які зникають в результаті підвищення рельєфу, викликаного щорічним накопиченням алювію. Поширені в основному крупнозлакові, дрібнозлакові, крупнокомишові, дрібноситникові, а також різнотравні засолені луки. Помітну площу займають луки на острові Єрмаків, де більш підняті ділянки зайняті трансформованими, внаслідок перевипасу, болотно-лучними угрупованнями з переважанням осоки стрункої, до якої додаються галофіти.

Великою різноманітністю відзначаються водні екосистеми заповідника. Це прісноводні, а в авандельті Кілійського рукава ще й солонувато-водні, екосистеми, що розвиваються на водотоках, в лиманах та численних озерах і кутах. Найрізноманітнішою є флора кутів, які повністю втратили зв'язок з морем - Лазоркін Верхній, Лазоркін Нижній, Ананькін, Рибачий. Плеса вкриті плаваючим листям латаття білого, глечиків жовтих, водяного горіха, плавуна щитолистого. Серед занурених рослин поширені кушир, різуха морська, рдесники, елодея, тілоріз тощо. Великі простори займають ряски, сальвінія, жабурник, азола.

Специфічною екосистемою узмор'я є контактна зона Дунаю та Чорного моря. Сюди, крім величезного об'єму води, розчинених біогенів та наносів, Дунай щорічно виносить від 100 до 200 тисяч т прісноводного планктону та інших прісноводних мешканців, які гинуть і осідають на дно. Разом ці процеси мають вирішальний вплив на формування біологічної продуктивності північно-західної частини Чорного моря та на живі ресурси власне Дунаю, що пов'язані з морем (зокрема, осетрові, дунайський оселедець тощо).

З природних причин та через антропогенне втручання своєрідністю відзначаються екосистеми Жебриянського пасма. Основними екосистемами тут є штучний ліс, переважно з сосни кримської, на пісках у комплексі із залишками піщаного степу. Вік деревостоїв сосни сягає 3 - 45 років. Тут також зустрічаються луки, чагарники, солончаки, ділянки плавнів, прісні водойми. Останні штучно утворені внаслідок промислового добування піску. Старі кар'єри, оточені сосновими насадженнями, є улюбленим місцем відпочинку мешканців м. Вилкове.

Дунайський біосферний заповідник вперше на Україні розробив і реалізує План-управління заповідною територією (менеджмент-план). Згідно з цим Планом заповідник здійснює комплекс заходів щодо збереження біорізноманіття в поєднанні з раціональним використанням природних ресурсів. Це, насамперед, використання очерету і рибних ресурсів. Заготівля очерету, який йде на виготовлення дахів, перетворилась в серйозний природоохоронний (вилучення очерету сприяє очищенню екосистеми) і соціально-економічний фактор в Придунав`ї, який знижує гостроту проблеми безробіття.

Адміністрація заповідника значну увагу приділяє розвитку екологічного туризму як важливого засобу еколого-освітньої роботи і самофінансування. З 1998 року при заповіднику працює інформаційно-туристичний центр, який щорічно відвідують більше 5 тисяч чоловік. За цей період в ньому побували представники 44 країн світу.

Дунайський біосферний заповідник співпрацює з багатьма науковими організаціями, державними установами, екологічними неурядовими організаціями на національному і міжнародному рівнях, з засобами масової інформації, а з 2003 року видає власну газету "Дельта і людина" тиражем 1200 примірників. Вона безкоштовно розповсюджується в 5 придунайських районах Одеської області, а також розміщена в Інтернеті (www.seu.ru/projects/dunay/gazeta).

Важливим кроком в розвитку міжнародного співробітництва в рамках єдиного румунсько-українського біосферного заповідника і співпраці з екологами республіки Молдова стало видання у 2004 році трьохстороннього менеджмен-плану по управлінню заповідними територіями в дельті Дунаю і Прута. Передбачені планом практичні заходи поступово реалізуються.

Нижній Дунай з давніх часів привертав увагу завдяки своєму географічному положенню. Тому протягом багатьох століть дельта Дунаю була ареною