Milhares de aves, mamíferos e tartarugas marinhas foram rebocadas com vazamento de óleo. Houve especulações de que um aumento nos encalhes e mortes de cetáceos que foi registrado pela NOAA no início de fevereiro de 2010 foi ainda mais exacerbado pelo derrame. Causas típicas de tais generalizada mortes, incluindo morbillivirus e toxinas de marés vermelhas, foram descartadas, e não era incomum a incidência de infecção por Brucella em encalhado golfinhos, levando os investigadores a suspeitar de que os contaminantes do derramamento tinha feito cetáceos mais vulneráveis a outros perigos ambientais. Um estudo de dezembro de 2013 sobre golfinhos vivos na Baía de Barataria, Louisiana, descobriu que cerca de metade deles estavam extremamente doentes; muitos sofriam de distúrbios pulmonares e suprarrenais conhecidos por estarem ligados à exposição ao petróleo. Cerca de 1.400 baleias e golfinhos tinham sido encontrados encalhados até o final de 2015, um número que representa apenas uma pequena porcentagem dos animais afetados. Embora o número de animais mortos tinha começado a diminuir, reduções substanciais na fertilidade dos golfinhos persistiram. Pensava-se que os encalhes representavam o maior evento de mortalidade a ocorrer no Golfo do México.
As aves eram particularmente vulneráveis aos efeitos do óleo, e muitos pereceram—por ingerir petróleo enquanto tentavam limpar-se ou porque a substância interferia com a sua capacidade de regular as temperaturas do seu corpo. O pelicano-Pardo, recentemente listado como uma espécie ameaçada, estava entre as espécies mais afetadas. Um estudo de 2014 projetou que talvez 12 por cento dos pelicanos castanhos e mais de 30 por cento das gaivotas na área atingida pelo derrame tinham sido eliminados. De acordo com outro estudo de 2014, acredita-se que até 800 mil aves tenham morrido. Mesmo os indivíduos não contaminados diretamente pelo petróleo foram afetados. Um estudo de 2012 determinou que pelicanos brancos que haviam migrado do Golfo para Minnesota para procriar estavam produzindo ovos que continham quantidades discerníveis de compostos que eram rastreáveis para o derramamento da BP. Ovos contendo vestígios de contaminantes também foram encontrados em Iowa e Illinois.
animais encontrados vivos na sequência do derrame foram transportados para centros de reabilitação e, após terem sido limpos e avaliados medicamente, foram libertados em áreas isentas de óleo. Preocupações sobre a descendência das tartarugas marinhas que se aninharam nas costas do Golfo do Alabama e Flórida levaram as autoridades da vida selvagem a desenterrar milhares de ovos e incubá-los em um armazém para posterior lançamento na costa atlântica. No final de 2012, cerca de 1.700 tartarugas foram encontradas mortas. Um estudo de rastreamento por satélite de longo prazo lançado em maio de 2013 mostrou que a tartaruga marinha de Kemp ameaçada foi provavelmente severamente afetada, como seu território preferido de busca estava dentro da área danificada pelo derrame. Estima-se que até 65.000 tartarugas em perigo morreram apenas em 2010, principalmente como resultado da contaminação por petróleo. Estima-se também que cerca de 300.000 tartarugas, algumas das quais eram originalmente de populações reprodutoras em outras partes do mundo, estavam na região do derrame quando ocorreu, levando os cientistas a apontar os impactos globais do desastre.
os impactos em espécies menores foram mais difíceis de determinar. Numerosas espécies de peixes e invertebrados desovaram no Golfo, e era provável que alguns sucumbissem aos efeitos tóxicos do óleo. Um estudo de 2014 mostrou que as larvas de espécies de peixes comercialmente importantes, incluindo o atum, provavelmente desenvolveram defeitos cardíacos após exposição a hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (Hap) do óleo. Áreas do fundo do mar cobertas por subprodutos de bactérias eram essencialmente zonas mortas; muitos organismos sedentários haviam sufocado ou adoecido pelo material, e a maioria dos organismos móveis tinham fugido.
recifes fora de um raio de 12 milhas (19 km) a partir do poço de águas profundas parecia em grande parte não afetada, mas aqueles dentro foram fortemente estressados. Estudos laboratoriais sugeriram que o óleo e os dispersantes tornavam a reprodução dos Corais mais difícil. Larvas de Coral, que são inicialmente móveis, ligadas a corais maduros a taxas muito reduzidas após exposição às substâncias. Os testes também determinaram que o óleo e os dispersantes eram fatais para os rotíferos, microorganismos cruciais para a gulf food web. Um estudo de modelagem lançado em fevereiro de 2016 sugeriu que a atividade de micróbios comedores de petróleo foi negativamente afetada pelas flores de outras espécies de micróbios que preferiam se alimentar dos dispersantes. Um abril de 2014 missão realizada pelo grupo de pesquisa do Ecossistema Impactos do Petróleo e do Gás Entradas para o Golfo (ECOGIG) a bordo do submersível Alvin—que tinham notoriamente envolvido em investigar os destroços do Titanic—observou alguns ecológica de recuperação de oleado áreas do fundo do mar, embora detectados níveis de óleo em sedimentos permaneceu o mesmo que eles tinham sido quatro anos anteriores.
esperava-se que extensas revisões aos regulamentos de perfuração offshore, motivadas pelo derrame e publicado em abril de 2016, mitigassem a probabilidade de futuros desastres.