Над Странджа преминава вторият по големина прелетен път на птиците в Европа – Via Pontica, събиращ ятата на Северна и Източна Европа и на Западен Сибир. Над Природния парк фронтът на прелета се стеснява до няколко километра и за един ден могат да бъдат наблюдавани огромни ята бели щъркели - до 40 хиляди, пеликани - 2 хиляди, осояди (Pernis apivorus) - до хиляда, мишелови(Buteo buteo) – 3 хиляди, кресливи орли (Aquila pomarina, А. clanga) – 2 хиляди.

През територията на Парка прелитат световно застрашени видове като царски орел (Aquila heliaca), белоока потапница (Aythya niroca), къдроглав пеликан (Pelecanus crispus), степен блатар (Circus macrourus) и др. Влажната зона северно от Малко Търново е най-големият стоящ водоем на територията на Парка и около нея могат да бъдат наблюдавани над 200 вида птици.

Обширните горски масиви, поляните и крайречните ливади предоставят на грабливите, пойните, гълъбовите и синявцовите прелетни видове възможност за отдих и хранене. Крайбрежието на Парка се използва от някои редки мигриращи птици (червеногуша гъска, аристотелев и малък корморан, нощни чапли и др.) както за почивка, така и за презимуване.