
El Bosc de la Marquesa acull una diversitat considerable d’espècies de fauna dels ecosistemes litorals mediterranis, associats a hàbitats diversos com els fons litorals sorrencs, els prats submarins de fanerògames, els penya-segats litorals, les dunes, les pinedes amb màquia litoral i els cultius tradicionals de secà.
A la part submergida, es poden trobar més de 90 espècies de peixos i una representació interessant de fanerògames marines, algues i invertebrats associats a fons de sorra soms i els penya-segats litorals.


La presència de cultius de garrofers vells de baixa densitat, masses forestals en relativa successió natural amb processos de descomposició de fusta, i de sorrals i dunes, permet una rica presència d’invertebrats, amb algunes espècies escasses i d’interès.
La comunitat d’aus és la més diversa del grup de vertebrats. Des de les aus marines que aprofiten puntualment els penya-segats, fins a les que aprofiten els espais oberts agrícoles, passant per les forestals, i aquelles que utilitzen aquest espai litoral als passos migratoris, el llistat registrat supera les 100 espècies.
Si bé els cossos d’aigua permanent són inexistents, alguns dels amfibis associats a ambients forestals i que poden reproduir-se en entollaments temporals (com els gripaus parter, comú, gripau clapejat i gripau corredor) tenen presència. Destaquen les cites històriques de salamandra, dada extraordinària per a un espai al costat del mar.
Les dunes i els espais agrícoles oberts permeten una gran diversitat de rèptils, entre els quals destaquen la sargantana cua-roja, que té una petita població que depèn dels sorrals litorals.
Finalment, i malgrat la fragmentació imposada per les vies de comunicació que l’aïllen de l’interior, la població de mamífers inclou totes les espècies habituals de musaranyes, ratolins, lirons, eriçons, conills i esquirols, a més de porc senglar, teixó, fagina, guineu i geneta.
