Hilbre jest siedliskiem około 10% światowej populacji (jedno z zaledwie dziesięciu stanowisk) podgatunku zatrwianu (Limonium britannicum ssp. celticum). Regionalnie rzadkim gatunkiem jest Zanokcica morska (Asplenium marinum). Obecne są lokalnie ważne dla planów ochronnych rośliny, takie jak rogownica polna (Cerastium arvense), koniczyna smukła (Trifolium micranthum) i .
Wyspy Hilbre (a w szczególności Little Eye i Middle Eye) są ważnym miejscem noclegu dla ptaków brodzących, zimujących w estuarium rzeki Dee. Najczęstsze gatunki to biegus rdzawy (Calidris canutus), biegus zmienny (Calidris alpina), krwawodziób (Tringa totanus), kamusznik (Arenaria interpres), piaskowiec (Calidris alba) oraz ostrygojad (Haematopus ostralegus). Wyspy zawierają jedną z najlepiej zbadanych populacji fauny bezkręgowców w północno-zachodniej Anglii. Jest tam ponad 700 gatunków (głównie owadów). Dystrybucja gatunków jest związana z rodzajem roślinności, tolerancją na rozpryski morskie i sporadyczne zalewanie falami.
Jedynymi ssakami, które regularnie rozmnażają się na wyspach, są norniki zwyczajne.