L’espai del bosc de la Marquesa té, bàsicament, tres hàbitats principals: el bosc pròpiament dit, la zona de conreus interiors i el mar immediat. En totes tres, hi ha espècies d’ocells característiques.

Si bé les espècies marines que es poden observar des del Bosc de la Marquesa són molt nombroses, les estrictament costaneres són, bàsicament, les gavines i els corbs marins.

La gavina corsa (Ichthyaetus audouinii) és una espècie amenaçada que es pot observar sobrevolant la línia costanera i fins i tot alimentant-se a les cales de les restes deixades pels banyistes. Té una colònia de cria al Port de Tarragona.

El gavià argentat (Larus michaellis), molt més gran, pot ser també abundant sobre el bosc i el mar proper, i nidifica fins i tot dins la ciutat de Tarragona.

A l’hivern, però, altres gavines com la riallera (Croicocephalus ridibundus), la fosca (Larus fuscus) o la capnegra (Ichthyaetus melanocephalus) poden ser observades en aquesta zona.

Quant als corbs marins, el corb marí emplomallat (Gulosus aristotelis) és una altra espècie que es reprodueix a altres punts del mediterrani i que es dirigeix a Tarragona quan acaba la reproducció. Nia en zones de costa rocosa però fora de l’època de cria es dispersen per la resta de la costa per pescar en aigües someres on capturen peixos bussejant. Apareixen cap al mes de juny amb un màxim durant l’estiu i es tornen a fer escassos a principis d’any quan es desplacen a les zones de reproducció. S’ajoquen al vespre per dormir en penya-segats com els de la Cala Fonda.

El corb marí gros (Phalacrocorax carbo) és similar a l’emplomallat, però aquest es reprodueix per tot Europa i arriba a Tarragona per passar l’hivern, té un comportament similar a l’emplomallat però són més abundants al litoral del municipi.

El falciot pàl·lid, una au escassa en el nostre territori, nia als penya-segats del Bosc de la Marquesa.

Quant a les aus forestals, les pinedes i masses arbustives del Bosc de la Marquesa inclouen les espècies habituals en aquest tipus d’ambients.

Per exemple, hi són residents la mallerenga carbonera (Parus major), petita (Periparus ater), cuallarga (Aegithalos caudatus) i emplomallada (Lophophanes cristatus).

La merla (Turdus merula), el bruel (Regulus ignicapillus), el pardal de bardissa (Prunella modularis) i el tallarol capnegre (Curruca melanocephala) hi són també presents, així com l’estival mosquiter pàl·lid (Phylloscopus bonelli) i el papamosques gris (Muscicapa striata).

Si bé el pinsà (Fringilla coelebs), en general, és només un ocell hivernant al municipi de Tarragona, al bosc de la Marquesa s’hi reprodueix.

A l’hivern, el pit-roig (Erithacus rubecula) hi és abundant. Els astors (Accipiter nisus) i esparvers (Accipiter gentilis) visiten l’espai des dels boscos ubicats al nord de la N-340. El tudó (Columba palumbus) és un gran colom forestal i el raspinell (Certhia brachydactyla) pot ser observat grimpant pels troncs dels pins, sempre cap amunt.

Als espais oberts, especialment els grans camps de garrofers, hi cacen a la nit l’estival xot (Otus scops) i tot l’any el mussol (Athene noctua), i durant el dia l’aligot (Buteo buteo) i el xoriguer (Falco tinnunculus). La griva (Turdus viscivorus) i la puput (Upupa epops), hi són presents. Algunes espècies de fringíl·lids com la cadernera (Carduelis carduelis), el gafarró (Serinus serinus), el gratapalles (Emberiza cirlus), el verdum (Chloris chloris) i el passerell (Linaria cannabina), aprofiten les llavors de les males herbes dels camps. Els forats als propis garrofers són aprofitats per la nidificació d’algunes espècies anteriorment citades. Durant la migració, moltes espècies d’ocells poden aturar-se a descansar i alimentar-se, tant aquí com a les roques nues de la línia de costa.