贵州威宁草海国家级自然保护区保护对象包括高原湿地生态系统及各种珍稀鸟类。具体为：
1、草海湿地生态系统。包括草海水域、浅水沼泽和莎草湿地、草甸等湿地生境，多种水生动、植物群落，鸟类栖息地、繁殖区，候鸟的夜宿地、主要觅食地。
2、以黑颈鹤为代表的多种珍稀濒危水禽。包括黑颈鹤、白肩雕、白尾海雕等3种国家一级保护鸟类，灰鹤、白琵鹭、黑脸琵鹭、雀鹰、松雀鹰、草原雕、白尾鹞、游隼、灰背隼、红隼、雕鸮等18种国家二级保护鸟类，以及凤头鸊鷉等50余种为《中华人民共和国政府和日本国政府保护候鸟及其栖息环境协定》中规定的保护鸟类。 草海是黑颈鹤在中国最重要的越冬地之一。随着湿地的恢复和鹤类的保护。数量从20世纪70年代中期的35只到1983/1984年的305只1985/1986年307只。鹤在10月中、下旬到达，3月中、下旬离去。约1500只灰鹤也在此沼泽地越冬（1983年最多达2178只）。还出现黑鹳和白头鹤等珍禽。该湿地也是雁鸭类、 鹬类和骨顶类的重要越冬地。1988年1月中旬出现20000多只水禽，包括24只凤头 ，55只苍鹭，19只白琵鹭，440只灰雁，1660只斑头雁，1680只赤麻鸭，5400只其它鸭类（主要有赤颈鸭、绿头鸭、白眉鸭和红头潜鸭），580只灰鹤，235只黑顶鹤和10000只白骨顶。据《贵州鸟类志》记载，1975年以来在该地区采集到非雀形目越冬鸟标本有47种，包括 （2种），鸬鹚，鹭（5种），雁（2种），河鸭（9种），潜鸭（4种），秋沙鸭（1种），猛禽（7种），鹤（2种），骨顶类（2种）， 鹬（11种）和红嘴鸥。
鸟类中，最珍贵的要数黑颈鹤，当今世界上有15种鹤类，发现最晚的是黑颈鹤，其为世界性的珍稀水禽之一。它的分布范围狭窄，数量稀少，是唯一生活在高原上的一种鹤类，身高1米多，身着灰白毛的羽毛，修长的颈脖上围着一条黑缎带似的羽绒，头镶鲜红珠顶，光亮夺目。尾部和羽翼之端呈黑色，易于同其它鹤类相别。
在草海越冬的水禽除黑颈鹤外，还有灰鹤、斑头雁等。草海成为鹤类及其他鸟类越冬“休假”的胜地。
斑头雁，全身灰白或褐色，后颈部呈暗褐色，喉及颈侧为白色，嘴腿赤黄。主要食草。其羽毛和绒毛是高级防寒衣被及登山运动服的理想填充材料。
截止到2013年，贵州威宁草海国家级自然保护区已记录到9种鱼，包括鲤鱼、青草和草鱼，9种爬行动物（包括竹叶青和水赤链游蛇），和14种两栖类。
