本區為河口沼澤濕地環境，大致上可分成沙洲、泥質灘地、水域與周遭的魚塭、養殖池等棲地類型。陸域植被可再細分成沙灘植被類、鹽濕地植被類、灌叢類、人工林類等四種類型。

　　黑面琵鷺是本區特別珍貴稀有的鳥種，日據時代在安平附近就有此種鳥類出現的紀錄。每年由10月至隔年4月的度冬期長達7個月之久，主要停棲在七股海堤內的浮覆地。目前全球僅存的黑面琵鷺大約在1000隻左右，而在本區就曾經有至少600隻以上出現的紀錄，可見其珍貴與重要性。其他鳥種以鷸科、鷗科與鷺科鳥類為主，如濱鷸、東方環頸行鳥等，在候鳥過境期間，數量均相當豐富。此外，脊椎動物至少有83種，其中鳥類46種、魚類28種、哺乳類5種、爬蟲類及兩棲類各2種。另計有無脊椎動物56種，其中甲殼類22種、貝類10種、陸域無脊椎動物24種，也是本區豐富的自然資源。

　　因台南縣政府考量地方民意及發展需求，許多黑面琵鷺的覓食區域未被劃入保護區內。此外，工業區的開發壓力也威脅著本區。加上近年保護區北方的濱南工業區開發案的提出，對保護區內自然資源的維持亦造成威脅；濱南工業區的開發範圍雖不在保護區內，但開發所採取的填海造陸的方式，可能對整個區域的地形、地貌有所改變，而工業區內可能產生的污染，若排放不當，也可能威脅到曾文溪河口生態體系。

　　黑面琵鷺是屬於朱鷺科琵鷺屬的冬候鳥，數量稀少已被列為瀕臨絕種的鳥類之一。夏天時牠們停留在溫帶地區繁殖，目前已知的繁殖地點包括有遼寧外海與南韓、北韓西部外海的岩石小島；一到冬天，就會飛到緯度較低的地方，如台灣曾文溪口、日本九州福岡、香港米埔、越南的紅河三角洲等地度冬。2002年1月，由全世界保育團體進行的調查中，黑面琵鷺的數量不超過一千隻，而出現在曾文溪口的黑面琵鷺，卻佔了全世界的三分之二，可見曾文溪口這片棲地保護的重要性。但同年12月，曾文溪口的黑面琵鷺由於「肉毒桿菌C型」產生的毒素導致集體暴斃的事件，引起了國內外各界的關切。