En la Laguna del Marquesado, la comunidad de zooplacton tiene una alta diversidad y baja densidad, contando con algunas especies raras en el Mundo (el cladócero Acroperus reglectus) o en la Península Ibérica (por ejemplo cladócereos Alona quadrangularis), e incluso con algunas que son primera cita para España y raros en el Mundo.
En el grupo de los invertebrados terrestres, destaca la presencia de varias especies de lepidópteros amenazadas, que aparecen en esta zona al igual que en el conjunto de la Serranía de Cuenca, Euphydrias aurinia, Maculinea arion, Graelisia isabelae, entre otras.
En lo que respecta a los vertebrados, las aves y peces son los dos grupos más perceptibles para el visitante de la zona en la que, sin embargo, concurre una fauna muy variada con representación de otras clases.
De mamíferos destacar la presencia constante de nutria. Toda la zona es frecuentada por zorro, gato montés, tejón, gineta, garduña y comadreja. Las praderas de la vega y el entorno de la Laguna son zona de alimentación para el ciervo y jabalí. Las riberas cuentan con la presencia de la rata de agua. En los pinares es frecuente la ardilla.
Otras especies que se puedes ver son el erizo, el corzo, la cabra montés, liebre y ratón de campo.
Las aves son de reducido número de especies con pocos ejemplares. Únicamente nidifican unas cuantas parejas de zampullín chico, ánade real, polla de agua, rascón y focha común, que también son las más frecuentes en invernada, cuando también aparecen esporádicamente garza real, cormorán grande, cerceta común y porrón común.
Varias especies de aves que estacional o permanentemente ocupan los medios palustres como andarríos chico, bisbita común o mirlo acuático.
Resulta destacable aves insectívoras protegidas como Pito real, chochín, petirrojo, o mosquitero común entre otras.
La Laguna del Marquesado es importante para la reproducción de anfibios como pueden ser Discoglossus galganoi, Rana perezi o Hyla arborea.
En la laguna el único reptil con presencia regular es la culebra de agua Natrix maura.
Importante citar algunos peces como la trucha común, o la carpa común que ha empezado ha proliferar en la Laguna en la última década precedente de una introducción clandestina.
