Môi trường biển của Đông Timorlà sinh sống bởi một số loại động vật có vú:

• Cá voi rất phổ biến trong vùng biển Đông Timor, đặc biệt là ở Manatuto, Carimbala, Liquica và Tutuala trong Lospalos. Có 13 loài cá voi: cá voi xanh, cá nhà táng, cá voi sei, cá voi đầu tròn vây ngắn (Globicephala macrorphyncus), cá giả hổ kình (Pseudorca crassidens), cá hổ kình lùn (Feresa attenuata), cá voi đầu dưa (Peponocephala), cá voi mõm khoắm Cuvier (Ziphius cavirostri), cá heo Risso (griseus), cá heo đốm nhiệt đới (Stenella attenuata), cá heo răng nhám (bredanensis), và cá heo Spinner (Stenella longirostris);
• Năm loài rùa: đồi mồi (Eretmochelys imbricata), rùa da (Dermochelys), đồi mồi dứa (Chelonia mydas), Rùa Quản Đồng (Caretta caretta) và Vích (Lepidochelys olivacea);
• Các loài phổ biến khác là cá cúi, Manta (chi cá đuối), Myliobatidae, cá nhám voi, cá kình.