Списъкът на видовете птици, наблюдавани в Атанасовско езеро, непрекъснато нараства. До момента тук са установени над 318 вида, които мигрират, зимуват или гнездят. Това е повече от 70% от птиците, срещащи се в България, което поставя лагуната Атанасовско езеро на първо място сред местата са наблюдение, изследване и опазване на птиците. От тези видове 14 са световно застрашени: къдроглав пеликан, малък корморан, червеногуша гъска, малка белочела гъска, тънкоклюн свирец, ливаден дърдавец, белоока потапница, а 170 вида са с европейско природозащитно значение.Дъждосвирцоподобните птици са сред най-типините обитатели на лагуната. Кокилобегачите, саблеклюните, морският дъждосвирец, стридоядът и няколко вида рибарки са основните гнездящи видове.
Черноморските езерата са основните места в България, където саблеклюнът и морският дъждосвирец се размножават. Те им предлагат както изобилна храна, така и много, удобни места за гнездене. А в Атанасовското езеро са най-голямите им гнездови популации. Те строят гнездата си по диг
.jpg)
ите, островите и пясъчните коси в езерото. Самото гнездо представлява трапчинка, застлана с мидички, камъчета или водорасли. Много блатни птици се придвижват по бреговете на “кокили”, но кокилобегачът е истински рекордьор сред тях. Природата го е дарила с относително най-дългите крака. Храни се с различни ракообразни и дребни насекоми, които с грациозни движения търси в плитките води на езерото. Освен изобилна храна тук кокилобегача намира и подходящи места за гнездене. Яйцата му, както и на другите видове дъждосвирци, са силно напетнени и се сливат с околната повърхност. Това ги прави трудни за откриване и за техните най-големите врагове - скитащите кучета, чакали, лисици, свраките и чайките, които с охота се хранят с яйца и малки от гнездата.Друг редовен обитател на лагуната е сребристорозовата чайка. През брачния период тя е с добре забележим розов оттенък по долната част на тялото, с червен клюн и крака. Досега е намерена да гнезди единствено на Атанасовското езеро, както и малката черноглава чайка и дебелоклюната рибарка, но за съжаление не всяка година. Белочелата рибарка е най-дребната от видовете рибарки, срещащи се в България. Името си е получила от бялото петно над основата на клюна й. Гнезди винаги в малки, разредени колонии, които лесно могат да се открият по тревожите крясъци на възрастните.
Атанасовското езеро е най-известно сред орнитолозите с есенната миграция на птиците. Лагуната е разположена на втория по големина миграционен път на птиците в Европа. Наречен е Via Pontica и е типично място с тесен фронт на миграция за значителна част от прелетните птици от Северна, Източна и Централна Европа. Броят на прелитащите бели щъркели достига до 240 000, а този на грабливите птици до 60 000. Това е мястото с най-голяма концентрация на мигриращи розови и къдроглави пеликани, тръстикови блатари, вечерни ветрушки и на второ място по броя на прелитащите малки кресливи орли. Заедно с останалите бургаски езера е едно от най-благоприятните места за нощуване на пеликаните и щъркелите между делтата на Дунав и Босфора. Тъй като не замръзва през зимата, Атанасовското езеро е място с международно значение за зимуващите водолюбиви птици. Всяка година то приютява ятата на белия ангъч, фиша, шилоопашата патица, зеленоглава патица и къдроглавия пеликан. Сред многочислените ята на зимуващите големи белочели гъски редовно се наблюдават сиви и червногуши гъски.