La fauna fossile presente nei calanchi di Montalbano consegna alla comunità scientifica notizie importanti circa le ricerche paleoecologiche, paleobiogeografiche, paleoclimatiche e per gli aspetti tafonomici. Le associazioni fossilifere sono rappresentate da foramniferi bentonici, molluschi, granchi, briozoi e da “otoliti” ovvero piccole concrezioni calcaree che costituiscono parte dell’apparato uditivo dei pesci. La presenza di granchi conservati ancora integri e di echini (ricci) con le spine ancora articolate testimonia un decesso dovuto a cause rapide e improvvise come seppellimento da colate fangose che determinano una morte per asfissia. Non mancano esempi di accumulo di bivalvi con orientazione delle valve senza alcun orientamento preferenziale a conferma di colate fangose che hanno seppellito e causato la morte di questi organismi.In molti casi la presenza di pirite all’interno della cavità dei gusci indica che il seppellimento di questi organismi è avvenuto prima della decomposizione della parte organica.
Dallo studio delle associazioni macro e micro-fossilifere, sono stati riconosciuti differenti paleoambienti che vanno dal “batiale” al “circalitorale”, con profondità del mare comprese fra circa 500-600 metri sino ad un minimo di 10 metri. La distribuzione stratigrafica delle differenti associazioni fossilifere ha permesso di riconoscere innalzamenti e abbassamenti del livello del mare indotti da cause climatiche, fasi interglaciali (aumento di temperatura con scioglimento delle calotte glaciali ed ingressioni marine sulle terre emerse) e fasi glaciali (diminuzione di profondità del livello del mare, dovuta al richiamo delle acque verso le calotte glaciali per diminuzione della temperatura). Studi condotti su foraminiferi planctonici ha permesso di ricostruire curve paleoclimatiche. Poiché la distribuzione di questi organismi marini risente notevolmente delle variazioni dei parametri chimico-fisici nella colonna d’acqua, tra cui principalmente la temperatura, le loro variazioni numeriche rappresentano un valido strumento per le ricostruzioni paleoclimatiche. Sono riportati i fossili più comuni che si rivengono nei Calanchi di Montalbano, non solo resti di animali marini ma anche resti di vegetali.