以貓嶼為棲地的鳥類眾多，根據記錄共有53種，以玄燕鷗與白眉燕鷗最多，約佔總數的九成。出現於本區的鳥類中，玄燕鷗、白眉燕鷗、紅燕鷗、蒼燕鷗與岩鷺等5種鳥類在島上有繁殖的記錄，其餘則多為過境候鳥，包含大水薙鳥、軍艦鳥及白腹鰹鳥等罕見之鳥類。每年3月至9月為鳥類的繁殖季，繁殖高峰期時，全島的鳥類總數可達上萬隻，鳥類的種類及數量皆高於澎湖的其他島嶼，亦為台灣地區各離島所少見。
以下介紹本區重要鳥類之特色：
蒼燕鷗 (Sterna sumatrana)
身長30公分。嘴為黑色，前端帶有黃色；腳黑褐色，尾長有深叉。頭部從嘴基部到頭後部有一條黑紋，臉、體下與尾部為白色，背、翼為淡灰白色，有白色翼帶，且初級飛羽的第一羽為灰色。
白眉燕鷗 (Sterna anaetheta)
身長40公分，眼、嘴為黑色，頭頂與後頸黑色，過眼線黑色，上有白眉，因而得名。身上覆羽，除背、翼及尾部為暗灰褐色，其餘均為白色。
玄燕鷗 (Anous stolidus)
身長40公分。全身大部分為黑褐色，過眼線黑色，頭頂灰白色，喉部灰色。嘴黑色，腳黑色。
本區保育類鳥種
※珍貴稀有
1.玄燕鷗 (Anous stolidus)
2.白眉燕鷗 (Sterna anaetheta)
3.小燕鷗 (Sterna albifrons)
4.蒼燕鷗 (Sterna sumatrana)
5.灰面鷲 (Butastur indicus)
※其他應予保育類
1.紅尾伯勞 (Lanius cristatus)
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保護區位於澎湖群島的望安島西南方約16公里處，因形狀有如大小兩隻貓趴在海上而得名。保護區範圍包含大、小貓嶼陸地部份及其向外延伸100公尺之海域部份。大貓嶼高約70公尺，為澎湖群島的最高處，四面為陡立的懸崖，攀登不易，只有東側有一海蝕平台，可供賞鳥者登陸。小貓嶼位於大貓嶼東方，退潮時有一寬約10公尺的海溝相連，高約50公尺，四周崖壁陡峭，無法攀爬。
澎湖群島雖然提供的陸域性棲地稀少，但海洋性棲地卻相對的豐富。以大、小貓嶼為例，岩層上層皆由玄武岩構成，下層則由火山角礫岩組成。由於四面皆為懸崖峭壁，人跡罕至，仍維持十分完整的自然風貌，因而成為燕鷗的最佳棲息繁殖環境，陸域面積僅約10公頃的大、小貓嶼，除了數以千計的燕鷗繁殖外，利用島上作為棲地的其他海鳥種類及數量亦多，為台灣地區罕見的壯麗景觀。
貓嶼的地面覆蓋只有少許的草生地，以藜科、藍雪科及禾本科植物為主，其他皆為裸露的玄武岩塊，這些平台就成為燕鷗絕佳的築巢地點。貓嶼周圍岩礁散布，海流湍急，船隻不易通過，不易受人類干擾。附近海域夏季受黑潮支流、冬季受大陸沿岸流影響，海洋生物豐富，充份供應海鳥的食物需求。
