Regelmäßig brüten in diesen Gebieten seltene Arten wie z.B. Brandgans, Schnatterente, Löffelente, Krickente, Knäkente, Tafelente, Rohrweihe, Kiebitz, Flussregenpfeifer und die Flussseeschwalbe.

Die strukturreiche Landschaft im Umfeld der Gewässer besiedeln auch viele Singvogelarten wie z.B. Nachtigall, Neuntöter, Braunkehlchen, Dorngrasmücke oder Feldschwirl. Auch die zu den bedrohten Arten zählende Grauammer ist in die Weseraue zurückgekehrt.

Auch zahlreiche weiter verbreitete Arten wie Stockente, Blässhuhn, Reiherente, Haubentaucher, Graugans, Höckerschwan, Sturmmöwe, Silbermöwe, Graureiher, Austernfischer und Sumpfrohrsänger sind hier heimisch.

In den letzten Jahren brüten auch zunehmend gefiederte Neubürger, wie die ursprünglich in Afrika beheimateten Nilgänse, in der Weseraue.

Ein Markenzeichen des Vogelschutzgebiets sind sicherlich die Weißstörche. Nachdem der Bestand bis 1990 auf drei Brutpaare zusammengeschmolzen war, ist es durch intensive Bemühungen des Naturschutzes gelungen, dass heute wieder über 15 Paare in der Weseraue ihre Jungen aufziehen. Neben der Erhaltung und Neuschaffung von Nisthilfen waren hierfür sicherlich der großflächige Ankauf von Grünlandflächen und die Einführung einer naturschutzorientierten Bewirtschaftung ausschlaggebend.

Vielerorts sind die Störche verschwunden, weil Feuchtgebiete mit ausgedehnten, artenreichen Wiesen und Weiden heute kaum noch zu finden sind. Nur solche Lebensräume beherbergen eine vielfältige Kleintierwelt und verfügen somit über ein ausreichendes Nahrungsangebot für die Störche.