A fauna nativa da Lagoa é bem diversificada, composta por representantes de todas as classes, incluindo: insetos (entomofauna), peixes (ictiofauna), répteis (herpetofauna), aves (ornitofauna), mamíferos (mastofauna) e moluscos (malacofauna). Muitas espécies foram introduzidas na Lagoa por iniciativas particulares, onde os mesmos conseguiram se adaptar e sobreviver às condições diversas do meio. Muitas espécies de aves são de origem migratória, buscando a Lagoa como refúgio, por fornecer abrigo, alimento e para sua reprodução.
Principais espécies distintas por grupo a que pertencem
Mamíferos
Entre os mamíferos habitantes da Lagoa se destacam as capivaras, que vivem divididas em grupos, ou famílias.
Capivara - Hydrochaeris hidrochaeris, Família: Hydrocharidae
Características: é o maior roedor do mundo, medindo cerca de 1,35 m de comprimento, 0,50 a 0,60 m de altura e pesa de 30 a 80 Kg, mas o seu peso médio para as fêmeas e 60 kg para os machos. A coloração é marrom avermelhada. Suas patas são providas de membrana natatória, o que facilita a natação.
Répteis
Dentre as espécies de répteis destaca-se o jacaré, aqui introduzido por iniciativa de particulares, sendo exótico na região. Segundo monitoramento da fauna da Lagoa realizado em 2004, existem ao menos dois indivíduos na Pampulha.
Jacaré-do-papo-amarelo - Caiman latirostris, Família: Alligatoridae
Características: chega a medir cerca de 2,5 m de comprimento. Os jacarés são animais de hábito noturno, habitam rios de águas calmas, lagos e pântanos. O corpo é uma verdadeira armadura couraçada, apresentando escudos rígidos com cristas e carenas longas na parte central, possuem dentes cônicos e fortes. Suas patas possuem garras e sua cauda é serrilhada atingindo até 2 m de comprimento. Tem coloração verde escura, com listras de um amarelo escuro, o ventre é amarelado, o focinho é pouco largo e achatado.
Aves
É o grupo mais expressivo, tanto em termos de riqueza, quanto em abundância, sendo que algumas apresentam migração diária do tipo pendular (vai-e-volta) como os biguás que podem modificar suas rotas de acordo com as necessidades e que possuem o ninhal no Parque Lagoa do Nado (bairro Itapoã) e Parque Ursulina de Andrade Melo (bairro Castelo). Outra espécie peculiar é o frango-d’água-comum que se alimenta e dorme em locais brejosos cobertos por vegetações aquáticas. Estes são vistos com mais frequência na área próxima à Ilha dos Amores. As garças também são encontradas em grande número.
Carcará - Polyborus plancus, Família: Falconidae
Características: espécie de face nua amarelada ou vermelhada, o penacho nucal dá à cabeça forma característica; pernas altas, tarsos amarelados. Quando imaturo é pardo, de peito estriado, cara meio arroxeada ou amarelo-clara e pernas amareladas ou esbranquiçadas, distingue-se pela forma marcante da cabeça. A cor da face passa de vermelho para amarelo quando a ave se excita. Mede cerca de 56 cm de comprimento, com envergadura de 123 cm.
Mergulhão - Podilymbus podiceps, Família: Podicipedidae
Características: possui pernas implantadas bem atrás no corpo, facilitando, durante mergulhos, a natação, a qual é impulsionada exclusivamente por intermédio dos pés, que operam como a cauda de um peixe. Diferencia-se dos patos pelo bico pontiagudo e deprimido lateralmente. Essa ave possui pés com três dedos anteriores unidos na base por uma membrana que se prolonga até a extremidade livre dos dedos. A unha é larga e chata e o dedo polegar muito curto. As pernas são traseiras e asas curtas. Os sexos são parecidos; no inverno assumem uma plumagem de modesta coloração (plumagem de repouso). A plumagem na barriga constitui uma alta almofada isolante de ar. A fêmea é pouco menor que o macho. É uma ave de pequeno porte, medindo cerca de 55 cm de comprimento e os menores 13 cm.
Frango-d’água - Gallinula chloropus, Família: Rallidae
Características: é uma ave de tamanho médio e pequeno, muito variável, normalmente do porte de uma galinha pequena. Possui pernas longas, bico comprido forte e duro na ponta. As asas, ora são longas, ora são curtas. A cauda é sempre curta. As tíbias são nuas na parte inferior dos pés, os dedos longos e finos.
Paturi-preta - Netta erythrophthalma Família: Anatidae
Características: mede cerca de 43 cm de comprimento. É uma ave aquática ou semi-aquática. Sua cor é preta e os olhos são avermelhados, possui um bico lamelado azulado e adaptado para a filtração do alimento na água. As asas possuem uma larga faixa branca, visível apenas em vôo.
Biguá - Phalacrocorax brasilianus, Família: Podicipediformes
Características: este pelicaniforme também é conhecido por corvo-marinho. Possui pescoço longo, cauda estirada, bico enorme serrilhado e recurvado na ponta. É inteiramente negro, apresenta o saco gular amarelo, na época de reprodução apresenta penas brancas beirando a garganta e um tufo branco atrás da região auricular. É um exímio mergulhador. Mede cerca de 1 m de comprimento e pesa cerca de 1,3 kg (macho). Possui membranas natatórias nos pés e utiliza a cauda rígida e longa como um leme.
Garça-branca-grande - Casmerodius albus, Família: Ardeidae
Características: é a maior das garças, medindo cerca de 1m de comprimento, são aves semi-aquáticas pernaltas. A plumagem é toda branca, as pernas são pretas e não se curvam. O bico é amarelado. Seu vôo é facilmente identificado e reconhecido pelo bater de asas lento e tranqüilo.
Garça-branca-pequena - Egretta thula, Família: Ardeidae
Características: mede cerca de 18 cm de comprimento. Possui pés amarelos, bico e pernas negros. Nos jovens as pernas e os pés são verde-amarelados. Nesta garça as egretas aparecem, nos indivíduos de ambos os sexos, no dorso, na cabeça e no peito durante o período de reprodução.
Peixes
Com o passar dos anos houve uma redução da diversidade de peixes na Lagoa devido a poluição das suas águas. As espécies hoje existentes são aquelas que sobrevivem em águas com baixa concentração de oxigênio dissolvido, particularmente a tilápia.
Cascudo - Hypostomus comersonii Família: Loricariidae
Características: peixe desprovido de escamas, tendo o dorso e os lados revestidos por uma armadura de placas ósseas, grandes e contíguas. De 26 a 50 cm de comprimento, pesando aproximadamente 500 g. Apresenta um par de barbilhões pequenos. Os olhos são látero-superiores e as narinas próximas dos olhos. A respiração é branquial e se faz também pelo estômago, cujas paredes são vascularizadas. Por este aspecto, o cascudo pode ficar fora d’água por longo tempo.
Tamboatá - Hoplosternum littorale Família: Callichthyidae
Características: mede cerca de 6,6 cm a 19,9 cm pesando de 10 a 260 g, respectivamente. Possui corpo oliváceo bem escuro, coberto por duas séries de placas ósseas paralelas. A boca é voltada para baixo e sem dentes.
Tilápia - Tilapia niloticus Família: Ciclideos
Características: peixe de água doce e normalmente com cores atraentes. Possui uma fossa nasal de cada lado, e a barbatana dorsal também é única. Podem atingir 36 cm de comprimento e mais de 2 Kg de peso, mas a maioria é inferior a 1,5 Kg.