В Черно море са открити повече от 1960 вида животни. Тези животни включват много средиземноморски видове, за които се смята, че не са в състояние да се адаптират напълно към условията на живот на Черно море.
Рибите и бозайниците активно се придвижват от Мраморно към Черно море. Някои от тях остават в него, запазвайки способността си да се размножават, докато други влизат само за определен период от време, за да намерят храна и след това се връщат обратно в Мраморно море,с цел размножаване. В Черно море има около 180 вида риби: скумрия, черноморска акула, патица, драконови риби, големи лъвчета, буревестник и три вида делфини. До втората половина на 20-ти век тюлени-монаси на ръба на изчезването също са живели в Черно море.
Планктонните морски организми, които не могат да плуват, се пренасят с течения. Те се въвеждат през течения на пролива Босфор, след което по-голямата част от се отправя към повърхностите на водата. В резултат на това те са разселени в различни части на морето. В Черно море фауната на морското дъно, придошла от Средиземно море, постепенно заема цялата зона на шелфа.
Тъй като температурата на Черно море е относително по-ниска от тази на Средиземно море, в него са се заселили средиземноморски жители, които предпочитат да са на студено, като видове от северноатлантически произход. Например сред морските гъби, които живеят в Черно море, 82,8% са в Северния Атлантик и само 17,2% са ендемични за Средиземно море.
Около 20% от средиземноморската фауна са мигрирали и се заселили в Черно море. Днес транзитът на средиземноморски животни в Черно море продължава. Постоянно се откриват нови имигрантски видове от САЩ, Западна Европа, Япония и други крайбрежни райони.
Черноморската екосистема приютява множество черупчести. Сред около 90-те вида черупчести основен вид е Черната морска мида (Mytilus galloprovincialis), населяваща различни скалисти биотопи от повърхности скали до 50 – 60 метрови дълбочини. Тази мида е един от най-активните филтратори на морската вода, преминаваща през нейния брахиален филтър, задържащ планктон и детрит, с които мидата се храни. Нейната популация силно намалява вследствие от отварянето на хранителната верига в черноморската екосистема и навлизането на инвазивни видове като рапана (Rapana thomasiana).
Черноморската екосистема е дом на много ракообразни. Сред приблизително 90-те вида черупчести, основният вид е черната морска мида (Mytilus galloprovincialis), която живее в различни скални биоми от скалната повърхност до дълбочина от 50 до 60 метра. Тази мида е един от най-активните филтатори .Чрез своя бронхиален филтър тя задържа планктона и отломките, от които мидата се храни. Поради отварянето на хранителната верига в екосистемата на Черно море и навлизането на инвазивни видове (като Rapana thomasiana), популацията й рязко намалява.
Около 17,8% от рибите в Черно море обикновено са сладководни и се размножават в съседни реки. Сред тях са представители на шарански и трънови разреди. Те могат да понасят определена степен на засоляване на водата, затова се опитват да използват хранителни ресурси в крайбрежните морски зони. Някои видове от семейство есетра и пъстърва също принадлежат към тази категория. Последните живеят в типични морски условия, но за да се размножават и да снасят яйца, те мигрират към реките (анадромни видове). Следващата най-малка група (10,7%) е представена от типа понтийски реликти. Това е комбинация от херинга и патица, някои от които са карагенан, както и Харип. Най-многобройните видове идват от морето и океана.
Те представляват 71,5% от черноморските риби. Тази група включва типични средиземноморски ендемични видове и видове от Червено море като зеленушки и миникопи. Сред тях са някои от бореално-атлантически реликти като трицона и писия . Друга растяща риба е риба, която е внесена или се е появила в Черно море поради промени в състава на животните, растенията и фитопланктона. Това са малки риба тон, прилепи и мерлуза, регистрирани през последните години.
