大堡礁海域生活着大约1500种热带海洋鱼类,有泳姿优雅的蝴蝶鱼,有色彩华美的雀鲷,漂亮华丽的狮子鱼,好逸恶劳的印头鱼,脊部棘状突出并且释放毒液的石头鱼,还有天使鱼、鹦鹉鱼等各种热带观赏鱼。珊瑚礁将泻湖包了个严实,这里风平浪静,是天然的避风港,各种鱼类、蟹类、海藻类、软体类,五彩缤纷、琳琅满目,透过清澈的海水,历历在目。成群结队的小鮨鱼在大堡礁外侧捕食浮游生物。体重达90公斤长相古怪得令人生畏的巨蛤每次至少产十亿颗卵。欲称霸海洋的鲨鱼,柔软无骨的无壳蜗牛,硕大无比的海龟,斑点血红的螃蟹……被潮水冲上来的大小贝壳闪烁着光芒,安静地躺在沙滩上,退潮时来不及逃走的长达一米的大龙虾,及体肥味美的海参,可让幸运者大饱口福。
每年7~9月,濒临灭绝的座头鲸便会在珊瑚岛南部出现。它们的体长在15米左右,大的座头鲸体重在40吨以上,但这种巨鲸并不可怕,它们是一种温和的海洋哺乳动物。这里还能看到大量的儒艮,又叫海牛,它们和别的海洋哺乳类动物不同,是唯一以植物为生的。海龟子每年的10月到次年3月,来到雷恩岛产卵,它们如今已几近灭绝,这里是它们的一个主要繁衍地。
在大堡礁海域还生活着4000多种棘皮动物和软体动物等其它海洋生物,如:海参、海星、海葵、蠕虫、海绵、海蛞蝓、海蜇、管虫、海胆、海鞘、水母、虾,种类繁多,色彩纷呈。某些濒临灭绝的动物物种(如人鱼和巨型绿龟)也栖息与此,具有极高的科学研究价值。
大堡礁是海洋中的热带雨林。珊瑚取代雨林中的树木,鱼类和软体动物取代了鸟兽。同雨林一样,其中也有各种各样的生物和生存竞争。夏季,母海龟爬到岛上把蛋产在热沙里。约八周后成千上万的幼龟便从沙里孵出,争先恐后爬人海中。在爬向大海的途中,往往被海鸟、螃蟹和老鼠捕食。在礁外的深水区生活着海豚和鲸等哺乳动物。在大堡礁的边远处,最凶残的大白鲨和虎鲨则时刻在等待着海豚和海龟。
到处有各种各样的颜色用于求偶、警告、伪装、欺骗。像绯红的宝贝鱼和有蓝点的红色珊瑚鳟与珊瑚颜色交融在一起。红白相间的长牙鱼则以身上的条纹来隐蔽其身体。红蓑蚰的鱼尾像舞蹈演员的裙子那样鲜艳夺目,警告天敌它身上有毒刺。花纹鲜明的神仙鱼以其闪光的亮斑来威吓闯入其领域的鱼儿。钻沙洞的斑彩鳎(音tǎ)改变颜色以模仿所处环境。
鱼类觅食的方法形形色色。石鱼的颜色与所居处的岩石一样,以毒刺杀死猎物。须鲨皮上长有海草状的毛状物,静卧着等待猎物。笛鲷群则见什么吃什么。清扫隆头鱼会清洁其他鱼的伤口以及捕捉寄生虫,因而受到欢迎而不会遭到攻击。
珊瑚岛是无数海鸟的栖息地,成群的海鸥遮空蔽日,为大堡礁增添了无限生机。这里聚集的鸟类有240多种。如燕鸥、黑燕鸥、海鸥、鹱、军舰鸟、鲣鸟、大海雕等常在珊瑚礁面聒噪。