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陸域動物
東沙島位於東亞鳥類遷移的主要路徑上，每年春秋兩季，候鳥沿著東亞─澳洲的遷移路線飛行，而東沙島正處於路徑的中間位置。島上提供鳥類充足的食物與休息的場域。
在陸生動物方面，目前島上並無發現屬於東沙島原生特有種的種類，部分昆蟲是以飛翔到達，甲殼類動物可能隨著海潮而至，然而多數昆蟲、哺乳動物、軟體動物則是以「搭便車」的方式隨人類登島。
白腹秧雞
東沙島上唯一的留鳥，習性很隱密，親鳥會帶雛鳥至空曠處地面活動、覓食，看見人車便快速走避，很少飛行，夏季喜於晨昏和夜間不斷發出「苦哇、苦哇」的叫聲。
翻石鷸
東沙島上最優勢的水鳥，集體行動的翻石鷸群是東沙島的特色，常常在小潟湖周圍的沙灘翻動石塊及海草堆。外型圓胖，嘴形短而上翹，十分適合翻動石頭，以找尋底下的食物。
幻紫斑蝶
東沙島的「幻紫斑蝶」目前記錄明確有海南亞種，這是在台灣本島十分難見的稀有蝶種，幻紫斑蝶猶如其名，身上彷彿披了一襲夢幻彩衣，儼然就是東沙昆蟲的美麗代言。
大透翅天蛾
「天蛾」是蛾中異類，特別粗壯、擅飛，而嘴喙超長，還具有「定點飛行」的特異功能，能持久地停旋在一個定點，有些甚至能協調上下翅，隨心所欲地前後左右上下移動，這是一般的有翅昆蟲做不到的！
薄翅蜻蜓
每年的九月，薄翅蜻蜓也會在東沙島的上空大量出現，到北沙脊的草澤「蜻蜓點水」產下寶貝蛋！而有時被發現與薄翅蜻蜓結伴作海上旅行的侏儒蜻蜓與烏點晏蜓，同樣也在這時成群結隊地光臨小島，為平靜無波的草澤地帶來熱鬧生機！
寬蝮螳螂
看過《蟲蟲危機》裡那隻「霸蝗」嗎？東沙島上也有一隻「霸王」，牠就是「三角臉諧星殺手」寬腹螳螂。牠在台灣本島是頗受倚重的病蟲害防治大咖，在東沙，則是雄踞一方的霸主。
