En el parque natural de Doñana se pueden encontrar peces de agua dulce, anfibios, reptiles, mamíferos y muchísimas aves.
Entre los mamíferos destacan los ciervos y jabalíes.
Los animales más amenazados son el lince ibérico, el águila imperial y la cerceta pardilla.
Los animales más viajeros son el flamenco, la cigüeña común y el ánsar común.
En el Parque de Doñana el clima es suave, los inviernos son relativamente húmedos y los veranos secos. Las lluvias se producen sobre todo en primavera y en otoño, a veces torrenciales a causa de las gotas frías.
La flora es muy diversa (más de 900 especies) debido a la existencia de diferentes ecosistemas.
Tienen especial interés el enebro marítimo, el alcornoque, el pino piñonero, la adelfa, el barrón, la retama, el tomillo, el romero, la zarzamora…
En las dunas, y como consecuencia del fuerte viento, el enterramiento de la vegetación es muy común, árboles que con el tiempo surgen muertos debido a los movimientos de arena.
El parque de Doñana posee un clima suave, de tipo mediterráneo. Este clima mediterráneo se caracteriza por tener inviernos relativamente húmedos y veranos secos que son resultado de las variaciones del frente polar y de las altas presiones subtropicales. Las estaciones más lluviosas son las intermedias, en primavera y especialmente en otoño se pueden dar lluvias torrenciales provocadas por la acumulación de calor en las masas de agua durante el verano, y la llegada de gotas frías polares. En invierno, en cambio, pueden aparecer, localmente, anticiclones térmicos. Las temperaturas son suaves durante todo el año, las temperaturas máximas variando unos 17 °C desde el invierno al verano. Lo más significativo del clima son los tres o cinco meses de aridez en el verano; cuando está bajo el dominio del anticiclón subtropical.
El Parque Nacional de Doñana es el humedal más importante de Europa y es una de los habitats de hivernación más utilizados por las aves del continente. El monte o los "cotos" es el ecosistema más estble del Parque. Se localiza en su zona oeste y esta cubierto de un espeso matorral que, según las especies dominantes se denomina monteblanco (jara, jaguarzo, tomillo y romero) o (brecina, brezo tojo y zarzas).
El Caballo de las Retuertas es una raza equina española, originaria de Huelva y más concretamente de la Reserva Biológica de Doñana. Según estudios genéticos es la raza equina europea más antigua y la única que vive en libertad y aislada de otras poblaciones.
El Caballo de Las Retuertas es de mediana alzada, perfil acarenado y rústico, lo que unido a su carácter arisco hizo que dejara de usarse como animal de trabajo y carga. Actualmente el número de ejemplares puros es muy reducido, siendo el resto cruces con el Caballo andaluz y con el Caballo marismeño en distinto grado.
La vaca de raza Mostrenca es un bóvido de tamaño mediano, con un peso que oscila en los adultos entre los 240-510 kg de las hembras y los 450-750 kg de los macho.
La vaca de raza Mostrenca vive en Doñana, tanto en el monte o zona de Cotos (matorral con arbolado), como en la marisma. Las vacas se distribuyen en cuatro “tropas” territoriales, tres de ellas ligadas a lagunas y una a la vera de la marisma. Estas tropas son grupos familiares de hembras con sus crías. Los machos permanecen en sus tropas de nacimiento hasta que tienen alrededor de tres años; a partir de esta edad se mueven por toda la Reserva tratando de cubrir a las hembras que entran en celo, cosa que suele estar reservada a los machos más viejos. Es corriente, fuera de la época más fuerte de celo de las hembras, observar cómo varios machos (de 3 a 5), adultos y jóvenes, pastan juntos.
El celo de la Mostrenca tiene lugar a lo largo de todo el año, aunque tiende a concentrarse entre junio y agosto en el Coto y se extiende bastante más en el tiempo en la marisma.
La Mostrenca pare siempre un solo becerro de menos de 30 kg de peso, muchas veces sin que haya llegado a destetarse la cría del año anterior. Son normales partos de una misma vaca cada año, aunque es más normal que se produzcan descansos de uno o más años, entre parto y parto.