Baltijos dugne aptinkama per 40 rūšių dugno bestuburių. Iš jų dažnesni moliuskai (Macoma baltica, Mya arenaria, Myttilus edulis, Balanus improvisus), daugiašerės kirmėlės (Nereis diversicolor, Pygospio elegans), vėžiagyviai (Bathyporeia pilosa, Corophium volutator, Mesidotea entomon) labai svarbūs žuvų arba paukščių mitybai.
Lietuvos jūriniuose vandenyse aptinkama 50 rūšių žuvų ir bežandžių, iš jų 28 – jūrinių, 10 – praeivių žuvų rūšių (šios gyvena jūroje, bet neršia upėse, ir atvirkščiai) ir 12 – gėlavandenių, patekusių į jūrą iš marių arba upių. Svarbiausios jūrinės verslinės žuvys yra tik Baltijos jūrai būdingi porūšiai – brėtlingis (Sprattus sprattus balticus), strimelė (Clupea harengus membras) ir menkė (Gadus morhua callarias). Priekrantėje vyrauja lašiša (Salmo salar), otas (Psetta maxima), plekšnė (Pleuronectes platessa baltica).
Nors ir retai, į Lietuvos pakrantes užklysta durklažuvės (Xipsias gladius). Jų „durklas“ – tai apie pusės metro ilgio viršutinis žandikaulis. 1931 09 24 ties Smiltynės kaimu buvo sugauta 2,6 m ilgio durklažuvė. Viena iš tuo metu padarytų nuotraukų saugoma Vilniaus universiteto Gamtos mokslų fakultete. Kauno gamtos muziejaus darbuotojai šią žuvį nupirko ir padarė jos iškamšą. Ji dabar eksponuojama Kauno Tado Ivanausko zoologijos muziejuje. Jūrinių žuvų aptinkama ir Kuršių mariose. Tai brėtlingis, strimelė, menkė, otas bei mažasis tobis, smėlinis ir paplūdimių grundalai, builis, ciegorius, upinė plekšnė, jūrų yla, jūrų adata. Tačiau mariose pastaraisiais metais daugiausia yra gėlavandenių žuvų: kuoja (Rutilus rutilus) ir karšis (Abramis brama) bei praeivės – didstintė (Osmerus eperlanus eperlanus) ir sterkas (Stizostedion lucioperca). Prieš 30–40 metų Lietuvos žvejai per metus sugaudavo iki 200–300 t perpelių (Alosa fallax fallax). Savo vardą ši žuvis gavo dėl plerpiančio garso, skleidžiamo per nerštą. Perpelės neršia Nemuno žiotyse ir marių seklumose, mailius migruoja į jūrą. Nesiveisia užterštose vietose. Lietuvoje jų sumažėjo tarpukariu, Klaipėdoje pastačius celiuliozės fabriką. Šiuo metu perpelių vėl pagausėjo.
Baltijos jūroje žinduolių rūšių negausu. Nuolatiniais jos gyventojais laikomi ruoniai: paprastasis (Phoca vitulina), žieduotasis (P. hispida) ir ilgasnukis, arba pilkasis (Halochoerus grypus). Maždaug prieš 50 metų Nidos ir Šventosios žvejai per audras dažnai matydavo kopose besislepiančius ruonius. Kartais jie įplaukdavo į Kuršių marias ar Nemuną. 1923 negyvas ruonis buvo rastas Lampėdžiuose netoli Kauno. Lietuvos pajūryje dažniausi – ilgasnukiai ruoniai. Jie auginami Jūrų muziejuje norint padidinti jų skaičių, o paaugę jaunikliai paleidžiami į laisvę.
Stambūs jūrų žinduoliai – banginiai ir delfinai Baltijoje negyvena, tik užklysta per migraciją ir kartais pasiekia rytinius pakraščius. 1911 tarp Šarkuvos ir Rasytės bangos išmetė į krantą 8 m ilgio gaišeną – tai galėjo būti stambiausias iki čia atkeliavęs delfinas orka (Orcinus orca). Neretai į rytinius jūros pakraščius užklysta delfinų, vadinamų jūrų kiaulėmis (Phocaena phocaena). 2001 liepos mėnesį ties Melnrage į tinklus buvo pakliuvęs apie 22 kg jūrų kiaulės patinas.
