El presente estudio determinó los niveles de variabilidad genética nuclear y mitocondrial (ADNmt) y los patrones filogeográficos en poblaciones reproductivas de espátula rosada (N = 57), cigüeña americana (N = 89) y jabirú (N = 30), muestreadas en el Pantanal brasileño. Estas especies fueron seleccionadas por ser bioindicadoras de la salud de los humedales y estar amenazadas en otras partes de su distribución. Al estar estrechamente asociadas con este ecosistema, son apropiadas para estudiar los efectos de los cambios climáticos del Pleistoceno en sus patrones demográficos. Los niveles de diversidad genética nuclear en las poblaciones del Pantanal no fueron significativamente diferentes a los de otras poblaciones del continente americano, donde se consideran amenazadas o de especial preocupación. Se observaron niveles reducidos de diversidad genética de ADNmt en la población centroamericana de jabirú en comparación con la población del Pantanal. La reciente expansión demográfica en el Pantanal se evidenció notablemente mediante patrones unimodales de distribución de desajustes y la prueba de neutralidad de Fs de Fu en estas tres especies. Nuestra hipótesis es que el tiempo promedio de expansión poblacional (entre 30.843 y 14.233 años antes del presente) está asociado a las respuestas de las poblaciones de estas aves a los cambios paleoclimáticos en estos humedales durante la última glaciación. Recomendamos esfuerzos especiales de conservación con las poblaciones de cigüeña jabirú, un programa de monitoreo genético basado en ADNmt y una caracterización ecológica de estas especies de aves acuáticas en toda su área de distribución.