Spośród ssaków występują tu m.in. bobry (Castor fiber), wydry (Lutra lutra); nad powierzchnią wody obserwowano również żerujące nietoperze: nocka rudego (Myotis daubentonii) i umieszczonego w załączniku II dyrektywy siedliskowej nocka łydkowłosego (Myotis dasycneme).
W Dolinie Rospudy i przylegających do niej lasach gniazdują liczne chronione gatunki ptaków, objęte załącznikiem I dyrektywy ptasiej, wśród nich związany z samym korytem rzeki zimorodek (Alcedo atthis)Rozmieszczenie gatunków ptaków z I załącznika dyrektywy ptasiej w obrębie oddziaływania dwóch wariantów przebiegu planowanej drogi ekspresowej S-8 na odcinku Augustów – Suwałki. Obszar ten jest również żerowiskiem dla ptaków gniazdujących na pobliskich terenach, w tym w Puszczy AugustowskiejTomasz Tumiel – raport z inwentaryzacji ptaków w dolinie Rospudy.
Ochrona przyrody Rospuda przepływa przez obszar północno-wschodniej Polski, który należy do Zielonych Płuc Polski, czyli regionalnego systemu ochrony tożsamości przyrodniczej i kulturowej.