A tóban élő számos állatcsoporttal, de koránt sem minddel foglalkoztak kutatások, melyek közül lássuk először a legfontosabb mikroszkopikus méretűeket.
A tó fonálférgei közül kettő " Crocodolrylaimus thermalis és Neoactinolaimus tepidus " a tudományra nézve szintén újnak bizonyult. A kerekes férgek között is található néhány faunisztikai ritkaság (Epiphanes brachionus var. Spinosus, Lecane inermis), melyek csak termál vizekben előforduló, ritka szervezetek. Az alsóbbrendű rákokkal (Cladocera, Ostracoda, Copepoda) Ponyi Jenő foglalkozott igen részletesen. Egy, a világon egyedülálló Harpacticoidea (Copepoda) alfajt (Schizopera clandestina heviziensis) írt le a tóból. Él a tavat keretező palánkon kívül egy egyedülálló Hydracarina atka is. A tóban és környékén 66 csigafaj és 8 változat ismert, ami a Magyarországon ismert 190 fajból álló csigafaunához viszonyítva igen gazdag. Az apró állatkákon és csigákon kívül alig néhány halból és kétéltűből áll a tó magasabb rendű állatvilága. A magasabb rendű állatvilág " a halak kivételével " alig kutatott.
A kétéltűek között a békák, vöröshasú unka (Bombina bombina) és a kacagó béka (Rana ridibunda), a lefolyó növénnyel szegélyezett szélén, a kecskebéka (Rana esculenta) valamint a pettyes gőte (Triturus vulgaris) a vízben él; a hüllők közül a vízisikló (Natrix natrix) és a kockás sikló (Natrix tesselata) tanyázik - kis számban - itt. A lefolyóban és a nádasban néha feltűnik a mocsári teknős (Emys orbicularis).
A lefolyóban főleg ősszel és tavasszal megjelennek a különféle récék. A Balaton befagyásakor ide menekülnek a bütykös hattyúk (Cygnus olor), a dankasirályok (Larus ridibundus), néha még a szárcsák (Fulica atra) is. Minden évben a tó körüli erdőkben gyülekeznek a fecskék, és számos nem vándormadár is itt talál téli menedéket.
Az emlősök közül a vízicickány (Neomys fodiens) a kishalakat, az erdei cickány (Sorex araneus) a rovarokat fogyasztja. A füves térségeket a vakond (Talpa europaea) túrja fel.
A tó őslakója a mocsaras nádast kedvelő közönséges kárász (Carassius carassius) és az aprópikkelyű compó (Tinca tinca), a hazánkban közönséges dévér keszeg (Abramis brama), a felszínen rovarászó jász (Leuciscus idus), a napjainkig már a tóból kipusztult tőponty (Cyprinus carpio-carpio f. acuminatus). A tó zsilipjéig sok más Balatonból ismert társával együtt a réti csík (Misgurnus fossilis) is felúszik, de nincs biztos adat, hogy a Hévízi-tóban is megtalálták volna. Valamint a Tóban találtak törpe növésű pontyot (Cyprinus carpio), mely a kutatók (Dr. Müller Tamás, Szent István Egyetem) elmondása szerint egyedülálló állomány mind genetikája, mind ökológiai tulajdonságai (meleg tűrőképesség) miatt.
Nagyon kicsi növekedésű, egész életében nem haladja meg a 25 cm-t, leginkább tenyérnyi nagyságú példányai élnek a tóban.
Egyedi genetikai tulajdonságokkal és környezeti tűrőképességgel bírnak. Alkalmazkodtak a szélsőséges hőmérsékleti és kémiai viszonyokhoz. A nemesített pontyfajtákhoz hasonlóan zsírraktárakkal rendelkeznek annak ellenére, hogy szinte kizárólag az iszapból nyerik táplálékukat. Húsának zsírsav-összetétele más, mint a többi pontyé, arányaiban több telített zsírsavat tartalmaz a húsa, mint fajtársaié. Már kis mérettel is ivaréretté válnak. Az elmúlt években számos megfigyelés is született arra vonatkozóan, hogy az unikális élőhelynek köszönhetően a hévízi vadpontyok egész évben szaporodóképesek.
A Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem kutatói több mint 15 éve foglalkoznak ennek a pontyváltozatnak a kutatásával.
Három betelepített halfaj él még a tóban. Igen jellegzetes a kisméretű elevenszülő szúnyogirtó fogasponty (Gambusia affinis), amely szúnyoglárvával és apró planktonokkal táplálkozik. Az alig pár centiméter nagyságú gambuziákat 1937 őszén azzal a határozott céllal telepítették Észak-Amerika déli vizeiből ide, hogy elpusztítsák a maláriaszúnyog lárváit. A gambuzián kívül a telepített ezüst kárász (Carassius auratus) és az ikrát pusztító naphal (Lepomis gibbosus) él a tóban, illetve a lefolyóban.
