Với tổng diện tích khoảng 7.612 ha, trong đó có gần 3.000 rừng tràm và khoảng 1.000 ha gồm lúa trời, sen, súng và cỏ năng… Vườn đã trở thành nơi cư trú của hầu hết các loài chim nước được tìm thấy ở vùng đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).

Thành phần loài chim của VQG Tràm Chim khá phong phú, nhất là các loài chim nước và phụ thuộc đất ngập nước, với nhiều loài đã và đang bị đe dọa tuyệt chủng ở mức độ khác nhau như Sếu đầu đổ, Ô tác, Già đẫy lớn, Già đẫy java, Giang sen, Quắm lớn, Quắm đầu đen, Cò nhạn, Cổ rắn, Cốc đế, Ngan cánh trắng, Chàng bè, Te vàng… đây là những loài có ý nghĩa bảo tồn quan trọng đối với Việt Nam, khu vực Châu Á và trên thế giới, trong đó, đáng chú ý hơn cả là loài Sếu đầu đỏ hay Sếu cổ trụi thuộc phân loài phương Đông Grus antigone sharpii Blanford, 1929.

Với mục tiêu nghiên cứu về sự phân bố thành phần loài chim ở khu vực A1, A2, A3, A4 và A5 ở VQG Tràm Chim, đồng thời đưa ra các dẫn liệu cho thấy sự phân bố không đồng đều về thành phần loài chim ở các khu vực khác nhau trong VQG, tác giả Đỗ Thị Như Uyên ở trường Đại học Đồng Tháp đã thực hiện nghiên cứu “Đánh giá sự phân bố thành phần loài chim tại vườn Quốc gia
Tràm Chim, huyện Tam Nông, tỉnh Đồng Tháp”.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, khu hệ chim VQG Tràm Chim có 230 loài thuộc 142 giống, 61 họ, 16 bộ Bộ Sẻ (Passeriformes) đa dạng nhất với 29 họ, 52 giống và 92 loài. Họ đa dạng nhất về loài là họ Diệc (Ardeidae) có 16 loài; giống có nhiều loài nhất là Anas và Tringa có 6 loài.

Sự phân bố chim ở các khu vực A1, A2, A3, A4 và A5 là không đồng đều. Khi phân bố nhiều loài nhất là khu A1 với 126 loài, thuộc 40 họ, tiếp đến là khu A4 với 64 loài thuộc 25 họ, khu A5 quan sát được 50 loài thuộc 21 họ. Khu A3 gặp 40 loài, 18 họ. Khu A2 gặp ít loài nhất, chỉ 36 loài thuộc 13 họ.

Có 18 loài (chiếm 13,64% số loài được ghi nhận) phân bố ở tất cả 5 khu quan sát, 17 loài ghi nhận ở 4 khu (12,88%), 14 loài ghi nhận ở 3 khu (10,61%), 32 loài (24,24%) thường gặp ở khu 2. Số loài chỉ gặp ở 1 khu phân bố tương đối lớn, có đến 53 loài (40,15%).

Ngoài loài Sếu đầu đỏ, đã bổ sung 7 loài là chỉ thị cho chương trình giám sát ĐDSH của VQG Tràm Chim như: Cổ rắn, Già đẩy java, Bồ nông chân xám, Giang sen, Ô tác, Cò nhạn, Rồng rộc vàng.