Атанасовското езеро е част от Бургаския езерен комплекс – един от трите най-значими комплекси от влажни зони за концентриращи се водолюбиви птици по българското черноморско крайбрежие.
      В района на Атанасовско езеро са установени 288 вида, от които 84 са включени в Червената книга на България (1985). От срещащите се видове 127 са от европейско природозащитно значение (SPEC) (BirdLife International, 2004). Като световно застрашени в категория SPEC1 са включени 19 вида, а като застрашени в Европа съответно в категория SPEC2 - 28 вида, в SPEC3 - 80 вида. Мястото осигурява подходящи местообитания за 105 вида, включени в приложение 2 на Закона за биологичното разнообразие, за които се изискват специални мерки за защита. От тях 103 са вписани също в приложение І на Директива 79/409 на ЕС.
      В езерото гнезди преобладаващата част от българска популация на саблеклюна /Recurvirostra avosetta/, гривестата рибарка /Sterna sandvicensis/ и на морския дъждосвирец /Charadrius alexandrinus/, поради което е най-важно място за тези видове. Атанасовско езеро се намира на прелетния път Via Pontica и е типично “място с тесен фронт на миграция” за мигриращите реещи се птици от значителна част на Северна, Източна и Централна Европа. До 240 000 щъркела и до 60 000 грабливи птици прелитат ежегодно от тук по време на есенната миграция.
       Това е мястото с най-голяма концентрация в Европа по време на прелет за розовия пеликан /Pelecanus onocrotalus/ и къдроглавия пеликан /Pelecanus crispus/, тръстиковия блатар /Circus aeruginosus/, вечерната ветрушка /Falco vespertinus/ и на второ място (след Босфора) по концентрация на малкия креслив орел /Aquila pomarina/. Заедно с останалите бургаски езера е едно от най-благоприятните места за нощуване на пеликаните и щъркелите между делтата на Дунав и Босфора. Редовно през този период се срещат малкият корморан /Phalacrocorax pygmeus/ и лопатарката /Platalea leucorodia/ в значителна численост. По време на прелет е установяван и изключително редкият световно застрашен вид - тънкоклюният свирец /Numenius tenuirostris/. Тъй като не замръзва през зимата, езерото е място с международно значение за концентриране на зимуващи водолюбиви птици, сред които къдроглавият пеликан /P. crispus/, голямата белочела гъска /Anser albifrons/, червеногушата гъска /Branta ruficollis/белият ангъч
/Tadorna tadorna/, саблеклюнът /Recurvirostra avosetta/ и др.