Земля Франца-Иосифа и прилегающая к ней акватория играет исключительную роль для обеспечения воспроизводства и устойчивого существования многих популяций арктических видов. Здесь обитает пять видов, занесенные в Красную книгу Российской Федерации и Международную Красную книгу. Акватория Земли Франца-Иосифа – ключевой район современного ареала шпицбергенской популяции гренландского кита, редчайшего морского млекопитающего Северной Атлантики, обитающего здесь круглогодично. Благодаря сохранившимся здесь животным, шпицбергенская популяция начала медленно восстанавливать свою численность и ареал. В акватории регулярно встречаются нарвалы, атлантические моржи. Как и в случае с белым медведем, север Баренцева моря населяет единая популяция моржей, и, благодаря расширенному воспроизводству сохранившейся на Земле Франца-Иосифа их группировки, в последние десятилетия происходит восстановление численности и реколонизация зверем островов Шпицбергена. На островах находится важный очаг воспроизводства белого медведя карско-баренцевоморской популяции. В летнее время здесь наблюдается повышенная, по сравнению с соседними районами, плотность населения этого вида. Архипелаг играет важную роль для сохранения и поддержания орнитологического разнообразия Российской Арктики. На архипелаге размножается существенная часть российской и мировой популяций белой чайки, на островах известны самые крупные колонии этой чайки в Баренцевом море. Здесь сосредоточена большая часть российской гнездовой популяции атлантического подвида глупыша и полярного подвида люрика. На Земле Франца-Иосифа располагаются самые северные из известных в мире гнездовых колоний толстоклювой кайры. На архипелаге находятся единственные в России доказанные места гнездования атлантического подвида черной казарки, основные места гнездования гренландского подвида обыкновенной гаги, а также места периодического пребывания короткоклювого гуменника.