В Черном море было обнаружено более 1960 видов животных. Среди этих животных много средиземноморских видов, которые, как считается, не могут полностью адаптироваться к условиям жизни в Черном море.
Рыбы и млекопитающие активно перемещаются из Мраморного моря в Черное. Некоторые из них остаются в нем, сохраняя способность к размножению, другие заходят в него лишь на определенный период времени, чтобы найти пищу, а затем возвращаются обратно в Мраморное море для размножения. В Черном море обитает около 180 видов рыб: макрель, черноперая акула, утка, рыба-дракон, большая рыба-лев, штормовой буревестник и три вида дельфинов. До второй половины 20-го века в Черном море также обитали тюлени-монахи, находившиеся на грани вымирания.
Планктонные морские организмы, которые не умеют плавать, переносятся течениями. Они попадают в воду через течения пролива Босфор, после чего большая часть направляется к поверхности воды. В результате они рассеиваются по разным частям моря. В Черном море фауна морского дна, прибывающая из Средиземноморья, постепенно занимает всю площадь шельфа.

Поскольку температура в Черном море относительно ниже, чем в Средиземном, там поселились обитатели Средиземноморья, предпочитающие холод, например, виды североатлантического происхождения. Например, среди морских губок, обитающих в Черном море, 82,8% - североатлантические и только 17,2% - эндемики Средиземноморья.
Около 20% средиземноморской фауны мигрировали и осели в Черном море. Сегодня транзит средиземноморских животных в Черное море продолжается. Постоянно обнаруживаются новые виды-иммигранты из США, Западной Европы, Японии и других прибрежных районов.
В экосистеме Черного моря обитает множество моллюсков. Среди 90 или около того видов моллюсков основным видом является черноморская мидия (Mytilus galloprovincialis), обитающая в разнообразных скалистых биотопах от поверхностных скал до глубин 50-60 метров. Эта мидия является одним из самых активных фильтраторов морской воды, проходящей через ее плечевой фильтр, задерживая планктон и детрит, которыми мидия питается. Ее популяция сильно сокращается в результате размыкания пищевой цепи в экосистеме Черного моря и внедрения инвазивных видов, таких как раки (Rapana thomasiana).
Экосистема Черного моря является домом для многих ракообразных. Среди примерно 90 видов моллюсков основным видом является черный абалон (Mytilus galloprovincialis), который обитает в различных биомах скал от поверхности скал до глубины 50-60 метров. Эта мидия - один из самых активных фильтраторов. Через свой бронхиальный фильтр она улавливает планктон и мусор, которыми питается мидия. Из-за размыкания пищевой цепи в экосистеме Черного моря и внедрения инвазивных видов (таких как Rapana thomasiana), ее популяция резко сокращается.

Около 17,8% рыб в Черном море обычно пресноводные и размножаются в соседних реках. Среди них есть представители порядков карповых и колючих. Они могут переносить определенную степень солености воды, поэтому стараются использовать пищевые ресурсы в прибрежных морских зонах. Некоторые виды осетровых и форели также относятся к этой категории. Последние живут в типичных морских условиях, но для размножения и откладывания яиц мигрируют в реки (анадромные виды). Следующая по численности группа (10,7%) представлена понтийским реликтовым типом. Это сочетание сельди и утки, некоторые из которых являются каррагинанами, а также харип. Самые многочисленные виды происходят из моря и океана.

Они составляют 71,5% черноморских рыб. В эту группу входят типичные эндемики Средиземноморья и красноморские виды, такие как зеленушки и гольяны. Среди них есть и некоторые бореально-атлантические реликты, такие как тритон и камбала. Другие растущие рыбы - это рыбы, которые были завезены или появились в Черном море благодаря изменениям в составе животных, растений и фитопланктона. Это мелкий тунец, рыба-летучая мышь и хек, зарегистрированные в последние годы.