La zona es hogar de una gran variedad de especies de aves marinas y costeras que anidan y descansan en los islotes y en el sector intermareal, mientras que se alimentan en los ambientes marinos. Algunas de estas especies están en diferentes grados de amenaza, como el petrel gigante, el flamenco austral, el chorlito ceniciento y el playero rojizo, entre otros. Debido a esta razón, la zona ha sido declarada como Área Importante para la Conservación de las Aves (AICA) por Birdlife International / Aves Argentinas.
Esta rica diversidad se debe en parte al hecho de que el Complejo Islote Lobos alberga una fauna abundante de invertebrados, como isópodos, anfípodos y poliquetos, que son la fuente principal de alimento para muchas de estas aves.
Además, el área protege una colonia de lobos marinos de un pelo (Otaria flavescens), otra de lobos marino de dos pelos (Arctophoca australis) y otra de pingüinos de Magallanes (Spheniscus magellanicus), la cual es la más septentrional de la especie en el mundo. Asimismo, brinda protección integral al humedal.
El Parque tiene como especie emblemática al lobo marino de un pelo (Otaria flavescens), el cual cuenta con una colonia de reproducción en el afloramiento rocoso que da nombre al área protegida. Esta especie presenta una clara diferencia entre machos y hembras.
Los machos se caracterizan por tener una cabeza voluminosa, un cuello grueso y una típica melena que les confiere un aspecto leonino, pudiendo llegar a pesar hasta 350 kg. Por otro lado, las hembras, que alcanzan un peso de hasta 160 kg, presentan un cuerpo más esbelto y carecen de la melena típica del macho. Las crías, al nacer, tienen un pelaje negro que cambia a pardo después de aproximadamente un mes.
Esta especie fue explotada intensamente para obtener su cuero y grasa desde finales del siglo XVII hasta mediados del siglo XX. Actualmente, se encuentra protegida en toda su área de distribución, que en nuestro país corresponde al litoral atlántico.
El gaviotín sudamericano (Sterna hirundinacea) es un ave que habita principalmente en zonas costeras de América del Sur. Durante la temporada de reproducción, que en Argentina se inicia entre noviembre y diciembre, muestra un plumaje distintivo que incluye una «boina» negra en la cabeza y un pico y patas rojos. En su plumaje no reproductivo o de reposo, la frente se torna blanca y el pico y las patas adoptan un tono rojizo más oscuro.
Estas aves son excelentes voladores, gracias a sus alas largas y puntiagudas. Para capturar su alimento, principalmente peces como anchoítas y cornalitos, así como crustáceos y otros invertebrados marinos, se sumergen en picado desde una altura sobre la superficie del mar.