Vườn chim Thung Nham hiện là nơi cư trú và sinh sống của đa dạng các loại chim như: cò, vạc, diệp, le le, mòng két, chích chòe lửa, cho tới sáo đá…
Đặc biệt, nơi đây có hai loài chim quý hiếm được ghi vào sách Đỏ Việt Nam là Hằng Hạc (Cò Nhạn) và Hồng Hoàng (Phượng Hoàng đất).
Mùa cò đẹp nhất ở Thung Nham là từ tháng 9 đến tháng 4, đặc biệt là vào hoàng hôn (khoảng 4h chiều) khi đàn chim bay về tổ rợp trời, tạo nên cảnh tượng ngoạn mục, lúc này thời tiết mát mẻ và khô ráo. Nhiều loài chim cư trú quanh năm nhưng mùa cao điểm sinh sản và tập trung nhiều nhất là mùa này.
Thời điểm lý tưởng để ngắm cò:
- Tháng 9 - Tháng 4: Mùa cao điểm chim về Thung Nham, số lượng cá thể lên tới hàng chục nghìn.
- Hoàng hôn: Khoảng 4 giờ chiều là thời gian tuyệt vời để thấy đàn chim hàng ngàn con bay về tổ.
- Sáng sớm: Cũng là lúc chim bay đi kiếm ăn, tạo nên khung cảnh ấn tượng
