Esta especie de pinnípedo (Monachus monachus), era antes frecuente en el Atlántico, desde Mauritania a Canarias y en todo el Mediterráneo. El aumento de actividades humanas en las zonas costeras y la contaminación de las aguas derivada de actividades industriales han provocado la desaparición progresiva de esta especie en todo el Mediterráneo, quedando actualmente solo algunas poblaciones en aguas del Mediterráneo oriental. Tras la desaparición de "Peluso", hace ya dos años, se han avistado esporádicamente algunos individuos de esta especie, por lo que, debido a las buenas condiciones del archipiélago, se cree que puede volver a albergar alguna pareja.

Sin embargo, no fue solamente la presencia de esta foca la que hizo de estas islas un lugar privilegiado. Debido a su condición de aislamiento y su configuración rocosa, son uno de los lugares preferidos por ciertas especies de aves consideradas hasta hace poco en peligro de extinción. La presencia de estas aves fue motivo suficiente para declarar las islas como "Refugio Nacional de Caza" en 1979, y posteriormente declaradas como ZEPA (Zona de Especial Protección para las Aves).

Esta protección es debida a tres especies de especial importancia: la pardela cenicienta, el águila pescadora y la gaviota de Audouin.

La primera, denominada por los científicos Calonectris diomedea, alcanza en la isla más abrupta una población que oscila entre dos y tres mil individuos, que encuentran entre los acantilados una buena localización para sus nidos subterráneos. En la misma isla se localiza también cada año el nido del águila pescadora Pandion haliaetus, el ave rapaz con mayor peligro de desaparición de todo el territorio español dada su extrema sensibilidad a la presencia humana. Su aparición en las islas constituye una muestra del estado de conservación de las Chafarinas. Pero la especie de mayor importancia la alberga la Isla del Rey, donde se concentran cada año miles de individuos de Gaviota de Audouin, Larus audouinii, una especie que ha llegado a estar considerada en peligro de extinción. Durante muchos años ha encontrado en estas islas un inapreciable refugio, llegando a acoger una de las mayores colonias del mundo. Actualmente, esta población ha disminuido, coincidiendo con el aumento de otras colonias españolas.

Aunque la mera presencia de ciertas especies de aves y el ejemplar de foca monje, resultara motivo suficiente para establecer una figura de protección, quizá la mayor riqueza ecológica resida bajo sus aguas. Hasta hace unos años, cuando se comenzaron estudios científicos de ciertos representantes submarinos, estos parajes eran prácticamente desconocidos, aunque se habían citado especies de gran valor ecológico, mencionándose alguna actualmente extinguida en el resto del litoral mediterráneo español. A través de un estudio en el que se pretendía dejar constancia de la diversidad e importancia biológica de la fauna submarina, se ha llegado a la conclusión de que las Islas Chafarinas constituyen uno de los últimos reductos vírgenes del Mediterráneo, que alberga representantes de todos los grupos animales marinos, y que se ha mantenido a salvo gracias a la escasa presencia humana. Sin embargo, toda figura de protección acaba en la misma orilla, de modo que la fauna marina queda desprotegida y a merced de los pescadores marroquíes, que no dudan en utilizar artes de pesca tan agresivas como los arrastres o la dinamita, incluso a escasos metros de la costa.

La fauna marina, muy influenciada por las corrientes atlánticas que penetran por el Estrecho, se reparte en los tres tipos de fondos representados en Chafarinas: los acantilados rocosos, las praderas de Posidonia y los fondos fangosos. Los primeros aparecen en las caras norte y oeste de las tres islas. También aparece un importante bajo al norte de Congreso, en el que las paredes rocosas descienden verticalmente desde los doce hasta los cincuenta metros, apareciendo profundas grietas que albergan multitud de especies distribuidas según sus preferencias medioambientales, siendo la intensidad de luz y la profundidad, factores muy importantes para la elección del hábitat. Tapizando las paredes y extendiéndose como minúsculos árboles, se localizan las gorgonias, cazadoras de diminutos organismos a través de sus pólipos portadores de sustancias urticantes. Alternándose con las gorgonias aparecen otros pólipos solitarios, también llamados animales flor por su similitud con representantes del reino vegetal, entre los que destacan Leptosamia pruvoti, de un color amarillo vivo, y Astroides calycularis, formando amplios tapices anaranjados. A mayor profundidad, en contacto ya con el fango, encontramos colonias del apreciado coral mediterráneo Dendrophylia ramea comunmente llamado coral naranja.

Dada la configuración del fondo, donde las grietas y cuevas son abundantes, es fácil la localización de peces que encuentran ahí su mejor refugio, destacando por su abundancia y tamaño, y recordando la riqueza de nuestras costas peninsulares hace 50 ó 60 años.

En cuanto a los invertebrados, además de las innumerables especies de corales y gorgonias, destacan los moluscos en general, representados por varias especies de pulpos, nudibranquios o babosas marinas, liebres de mar, y gasterópodos, de gran importancia por manifestarse aquí la gran caracola del género Charonia, y la lapa gigante Patella safiana, de hasta quince centímetros de diámetro.

La proximidad del rio Muluya aporta una gran cantidad de sedimentos a los fondos chafarinos, habiendo sido el responsable de la creación del fondo de fango, donde se localizan formas de vida especializadas. Entre ellas destaca la gran gorgonia Elisella paraplexauroides, cuyas ramas erguidas llegan a alcanzar los dos metros de altura.

En la cara sur de las tres islas, sobre sustrato arenoso y a poca profundidad, se extienden amplias praderas de Posidonia oceanica, una fanerógama marina esencial para el ecosistema marino, puesto que aparte de proporcionar una buena parte del oxígeno al agua, sirve de refugio y protección a multitud de especies, siendo por todo ello uno de los sistemas de mayor productividad biológica del Mediterráneo. Debido a los cada vez más altos índices de contaminación, y a determinadas actividades humanas, es una especie en constante regresión en todo el Mediterráneo que necesita una labor inmediata de protección.

La extensión y buena conservación de estas praderas en los fondos chafarinos, pone de manifiesto una vez más la importancia ecológica de las islas.

Respecto a la fauna pelágica, es común la aparición esporádica de grandes bancos de barracudas Sphyraena sphyraena y serviolas Seriola dumerilii en busca de alimento. Tampoco es extraño avistar en ocasiones algún delfín incluso dentro del puerto, y todavía se recuerda cuando una orca atravesó nadando entre las islas de Isabel y Congreso. Estos ejemplos muestran el estado de conservación del archipiélago, que no obstante, peligra cada dia más. La política conservacionista española ha olvidado durante mucho tiempo los espacios marinos, aunque actualmente tiene en su haber importantes logros.

Hoy día, el control sobre las Islas Chafarinas se lleva a cabo a través del Ministerio de Defensa. Este ejerce su labor de vigilancia sobre la citada plaza militar, además de decidir el número y época de visitas, la instalación de determinados elementos destinados a la investigación de las especies, y las limitaciones con respecto a la pesca, departamentos dirigidos previamente por el ahora desaparecido ICONA. Sin embargo, es necesario mantener una gestión que asegure la máxima protección a las islas, cada vez más amenazadas, y una infraestructura que permita labores controladas de investigación, vigilancia y divulgación, con el objeto de mantener vivo el último reducto virgen del Mediterráneo español.