公园内有着丰富的湿地物种，资源丰富，截至2018年12月，公园已记录到鱼类49种，两栖爬行类15种，浮游动物79种，底栖动物56种，水生沼生植物93种，鸟类124种。

沙家浜是华东地区乃至生物地理区最大的鹭鸟繁殖地之一，每年春季，以白鹭、夜鹭为主的水鸟前来栖息繁衍，是区域内重要的水鸟繁殖地。据观测，公园的水鸟以鹭鸟和雁鸭种群最为庞大，也有鸳鸯、红隼、普通鵟、赤腹鹰、小鸦鹃等国家二级保护动物，这些鸟类广泛分布在湿地公园保育区及周边区域。

基于公园在湿地保护和鸟类栖息上的重要作用，2010年9月，公园被国家林业局湿地保护管理中心和世界自然基金会认定为长江湿地保护网络成员。同年，经常熟市人民政府同意，成立沙家浜国家湿地公园管理委员会，开展湿地保护和管理工作。

部分鸟类照片