Dentro do grupo dos vertebrados, as aves representam um grupo faunístico importante.
Na RNLED estão também representados anfíbios répteis, peixes e mamíferos.
No ecossistema estuarino e dunar são importantes micromamíferos como o musaranho (Crocidura russula) uma espécie insetívora e o ratinho-do-campo (Mus spretus) uma espécie granívora.
Neste estuário existem também répteis como a lagartixa-de-bocage (Podarcis bocagei) endémica do Norte da Península Ibérica e o lagarto-de-pernas-tridáctila (Chalcides striatus).
Para além de todos estes grupos de seres vivos há também anfíbios, como é o caso da salamandra (Salamandra salamandra).
Outro grupo importante de vertebrados são os peixes, havendo espécies que utilizam o sapal como "berçário".
Entre os peixes destaca-se a enguia (Anguilla anguilla) espécie migratória ameaçada a nível europeu, sendo o estuário um importante local para a sobrevivência não só de juvenis mas também de adultos.
Para além disso, não nos podemos esquecer do pequeno caboz-de-areia (Pomatoschistus microps) que se encontra na zona do estuário e é capaz de se camuflar nas pequenas poças na areia durante a maré baixa.
No que respeita às aves há um conjunto de espécies representativas do estuário do Douro, são as designadas "Laro-limícolas" que incluêm as gaivotas, andorinhas-do-mar e as limícolas (tarambolas, maçaricos, narcejas, pilritos, borrelhos entre outros).
Assim merece destaque entre as várias espécies de gaivotas que frequentam a RNLED a gaivota-de-cabeça-preta, uma espécie migratória que utiliza regularmente a reserva.
Na limícolas o borrelho-de-coleira-interrompida tem uma especial relevância visto que é a única espécie de todas as "Laro-limícolas" que nidifica na RNLED, tornando-a uma espécie vulnerável à perturbação humana.
Muitas outras aves permanecem no RNLED durante as diferentes estações do ano permitindo criar uma variedade de aves que podem ser observadas com destaque para as épocas de inverno e outono.