西溪国家湿地公园内已鉴定的昆虫标本有480种，分属于15目、133科、 417属，其中鳞翅目种数最多，其他各目种数依此为鞘翅目、半翅目、 蜻蜓目、同翅目、膜翅目、直翅目、双翅目、等翅目、脉翅目、 螳螂目、蜚蠊目 革翅目、竹节虫目和缨翅目。

鳞翅目有34个科，种类最多的是螟蛾科（28种）、夜蛾科（25种）、天蛾科（13种）和灯蛾科（13种），是鳞翅目中的优势科。其它各主要目中占优势的科有蜻蜓目：蜻科（11种）；鞘翅目：天牛科（15种）、叶甲科（14种）、瓢虫科（10种）。

昆虫优势种为
蜻蜓目：红蜻、杯斑小[虫忽]、乳白小[虫忽]、蓝尾[虫忽]、
四斑长腹[虫忽]、白狭扇[虫忽]、叶足扇[虫忽]；
直翅目：短额负蝗、芋蝗、疣蝗；
同翅目：中华象蜡蝉、柿广翅蜡蝉、白脊飞虱、小绿叶蝉、
大青叶蝉、达氏秃角蝉；
半翅目：小仰蝽、异须微刺盲蝽、烟草盲蝽、绿盲蝽、二星蝽、
稻绿蝽；鞘翅目：姬水龟甲、日铜罗花金龟、异色瓢虫、龟纹瓢虫、金绿沟胫跳甲、印度黄守瓜、黑足凹唇跳甲、甘薯叶甲；
双翅目：联合布菌蚊、黑带食蚜蝇；
鳞翅目：稻暗水螟、稻纵卷叶野螟、甜菜白带野螟、二点织螟、
八点灰灯蛾、黑缘美苔蛾、菜粉蝶。

西溪国家湿地公园记录有两栖类1目4科10种，即中华蟾蜍、弹琴水蛙、泽陆蛙、黑斑侧褶蛙、金线侧褶蛙、镇海林蛙、斑腿树蛙、大树蛙、小弧斑姬蛙和饰纹姬蛙。

古北界种类3种，东洋界种类7种，其中华中区种类3种，华中华南区种类4种。所记录的10种两栖类中，大树蛙属于西溪湿地罕见种类，数量稀少，属于浙江省重点保护动物；弹琴水蛙、黑斑侧褶蛙、斑腿树蛙、镇海林蛙和小弧斑姬蛙具有一定的数量，属于偶见种类；而中华蟾蜍、泽陆蛙、金线侧褶蛙和饰纹姬蛙数量较多，属于常见种类，也是西溪湿地两栖类中的优势种。

西溪国家湿地公园记录有爬行类3目8科15种西溪湿地共有爬行类3目8科15种（附录7），其中黑眉锦蛇属于浙江省重点保护动物。

在本次调查发现的14种爬行类中，古北界和东洋界广布种6种，东洋界种类8种，其中华中区种类2种，华中华南区种类6种。其中，北草蜥、红点锦蛇、黑眉锦蛇、赤链华游蛇和乌梢蛇属于西溪湿地的常见种类，是西溪湿地爬行类的优势种；多疣壁虎、铅山壁虎、中国石龙子、蝘蜓、赤链蛇、王锦蛇和蝮蛇属于偶见种类；中华鳖为罕见种类。
 

西溪国家湿地公园记录有鸟类15目41科126种，西溪国家湿地公园共记录有鸟类126种，分属于15目41科，其中有松雀鹰（Accipiter virgatus）、雀鹰（Accipiter nisus）、普通鵟（Buteo buteo）、红隼（Falco tinnunculus）、 燕隼（Falco subbuteo）、游隼（Falco Peregrinus）、褐翅鸦鹃（Centropus sinensis）和斑头鸺鶹（Glaucidium cuculoides）等8种国家二级重点保护动物。构成西溪国家湿地公园的鸟类以留鸟为主，有57种，占45.2%；其是夏候鸟和冬候鸟，均为29种，各占23%；旅鸟最少，只有11种，占8.8%。 其中湿地水鸟28种，占22.2％，其中鸊鷉科1种，鹭科10种，鸭科3种，秧鸡科5种，水雉科1种，鹬科4种，翠鸟科4种。

西溪国家湿地公园春季种群数量以麻雀、白头鹎、家燕、喜鹊、珠颈斑鸠、大山雀、池鹭、夜鹭、乌鸫和棕头鸦雀等10种鸟类为多，其中麻雀数量最多，调查期间共记录记录到1024只；其次是白头鹎，数量达708只；数量超过100只的种类还有家燕、喜鹊和珠颈斑鸠等。西溪国家湿地公园冬季鸟类种群数量最多的10种鸟类为麻雀、夜鹭、白头鹎、棕头鸦雀、喜鹊、大山雀、灰头鹀、乌鸫、白鹭和珠颈斑鸠等。数量最多的鸟类仍然是麻雀，共记录到903只；另外记录数量超过100只的种类还有夜鹭、白头鹎、棕头鸦雀、喜鹊、大山雀和灰头鹀等种类。

西溪国家湿地公园春季湿地水鸟最为常见的是池鹭、夜鹭和白鹭等鹭科鸟类；冬季湿地水鸟数量明显高于春季，并以夜鹭、白鹭、绿翅鸭和黑水鸡等种类最为常见。

西溪国家湿地公园记录有兽类5目7科14种，分别是远东刺猬（Erinaceus amurensis）、大臭鼩（Suncus murinus）、灰麝鼩（Crocidura attenuata）、东亚伏翼（Pipistrellus abramus）、黄鼬（Mustela sibirica）、鼬獾（Melogate moschata）、狗獾（Meles meles）、猪獾（Arctonyx collaris）、赤腹松鼠（Callosciurus erythraeus）、黑线姬鼠（Apodemus agrarius）、黄胸鼠（Rattus flavipectus）、褐家鼠（Rattus norvegicus）、小家鼠（Mus muscullus）和华南兔（Lepus sinensis）。

西溪国家湿地公园记录有鱼类45种，隶属 6目14科35属，其中10种鱼类为人工养殖品种。在所有鱼类中，鲤形目种类最多，有30种，占总数的66.7%。鲈形目次之，有8种，占总数的17.8%。鲇形目再次之，4种，占总数的8.9%。鳗鲡目、鳉形目和合鳃目最少，各1种，各占总数的2.2%。 在鲤形目中，鲤科28种，鳅科2种。由此可见，西溪国家湿地公园鱼类种类以鲤形目鱼类占绝对优势。而在鲤形目中，鲤科鱼类种类又占绝对优势，鳅科鱼类种类较少。

在西溪湿地45种鱼类中，只有胡子鲇一种为引进品种，其它均为土生土长的本地鱼类。其中青、草、鲢、鳙、鲂、鮊和胡子鲇等10种鱼类为人工养殖品种，其余35种为野生种类。在西溪湿地鱼类的生态类型可分为池塘、河港和湖漾4类，其中分布在池塘最少，只有28种；湖漾中次之，有34种；河港中最多，所有45种鱼类在此均有分布。

从西溪湿地鱼类的食性分析来看，可分为肉食性、草食性和杂食性三大类。肉食性鱼类主要有乌鳢、沙塘鳢、鳜和黄颡鱼等。草食性鱼类主要有团头鲂、草鱼等。其它大多数为杂食性鱼类，如鲤、鲫、中华细鲫、银鲴等。