tusentals fåglar, däggdjur och havssköldpaddor plasterades med läckt olja. Det fanns spekulationer om att en spik i valar strandningar och dödsfall som registrerades av NOAA början i februari 2010 förvärrades ytterligare av utsläppet. Typiska orsaker till sådana utbredda dödsfall, inklusive morbillivirus och toxiner från Röda tidvatten, uteslöts och det fanns en ovanlig förekomst av Brucella-infektion i strandade delfiner, vilket ledde forskare att misstänka att föroreningar från utsläppet hade gjort valar mer sårbara för andra miljöfaror. En studie i December 2013 av levande delfiner i Barataria Bay, Louisiana, fann att ungefär hälften var extremt sjuka; många led av lung-och binjurssjukdomar som är kända för att vara kopplade till oljeexponering. Cirka 1400 valar och delfiner hade hittats strandsatta i slutet av 2015, en siffra som endast representerar en liten andel av de drabbade djuren. Även om antalet döda djur hade börjat avta, fortsatte betydande minskningar av delfinfruktbarheten. Man trodde att strängningarna representerade den största dödlighetshändelsen som inträffade i Mexikanska golfen.
fåglar var särskilt sårbara för oljans effekter, och många omkom—från att inta olja när de försökte rengöra sig själva eller för att ämnet störde deras förmåga att reglera sina kroppstemperaturer. Den bruna Pelikan, som nyligen avnoterades som en hotad art, var bland de mest drabbade arterna. En studie från 2014 beräknade att kanske 12 procent av de bruna pelikanerna och mer än 30 procent av de skrattande måsarna i området som drabbats av utsläppet hade utplånats. Enligt en annan studie från 2014 ansågs upp till 800 000 fåglar ha dött. Även individer som inte direkt förorenats av olja påverkades. En studie från 2012 bestämde att vita pelikaner som hade migrerat från viken till Minnesota för att föda upp producerade ägg som innehöll urskiljbara mängder föreningar som kunde spåras till BP-spill. Ägg som innehåller spår av föroreningar hittades också i Iowa och Illinois.
djur som hittades levande i kölvattnet av utsläppet transporterades till rehabiliteringscentra och, efter att ha rengjorts och utvärderats medicinskt, släpptes ut i oljefria områden. Oron för avkomman till havssköldpaddor som kapslade på Gulfkusten i Alabama och Florida ledde vilda tjänstemän att gräva upp tusentals ägg och kläcka dem i ett lager för senare utsläpp på Atlantkusten. I slutet av 2012 hade cirka 1700 sköldpaddor hittats döda. En långsiktig satellitspårningsstudie som släpptes i maj 2013 visade att den hotade Kemps ridley havssköldpadda sannolikt påverkades allvarligt, eftersom dess föredragna foderområde var inom det område som skadats av utsläppet. Det uppskattades att upp till 65 000 imperiled sköldpaddor hade dött under 2010 ensam, mestadels till följd av oljeförorening. Det uppskattades också att cirka 300 000 sköldpaddor, av vilka några ursprungligen kom från avelspopulationer i andra delar av världen, befann sig i spillområdet när det inträffade, vilket ledde till att forskare påpekade katastrofens globala effekter.
effekterna på mindre arter var svårare att bestämma. Många arter av fisk och ryggradslösa djur spawned i viken, och det ansågs troligt att vissa skulle ge efter för de toxiska effekterna av oljan. En studie från 2014 visade att larverna från kommersiellt viktiga fiskarter, inklusive tonfisk, sannolikt utvecklade hjärtfel efter exponering för polycykliska aromatiska kolväten (PAH) från oljan. Områden på havsbotten som hade belagts av biprodukter från bakterier var i huvudsak döda zoner; många stillasittande organismer hade kvävts eller blivit sjuka av materialet, och de flesta mobila organismer hade flytt.
rev utanför en radie på 12 mil (19 km) från Djuphavsbrunnen verkade i stort sett opåverkade, men de inom var kraftigt stressade. Laboratoriestudier föreslog att olja och dispergeringsmedel gjorde korallreproduktion svårare. Koralllarver, som ursprungligen är mobila, kopplade till mogna koraller med mycket reducerade priser efter exponering för ämnena. Tester bestämde också att olja och dispergeringsmedel var dödliga för roterare, mikroorganismer som är avgörande för gulf food web. En modelleringsstudie som släpptes i februari 2016 föreslog att aktiviteten hos oljeätande mikrober påverkades negativt av blommor av andra arter av mikrober som föredrog att mata på dispergeringsmedlen. Ett uppdrag i April 2014 utfört av forskargruppen Ekosystempåverkan av olje—och Gasinsatser till viken (ECOGIG) ombord på den nedsänkbara Alvin—som famously varit involverad i att undersöka Titanics vrak-noterade en viss ekologisk återhämtning av oljade områden på havsbotten, men detekterbara oljenivåer i sedimentkärnor förblev desamma som de hade varit fyra år tidigare.
man hoppades att omfattande revideringar av offshore – borrningsregler, som föranleddes av utsläppet och utfärdades i April 2016, skulle mildra sannolikheten för framtida katastrofer.