占台湾陆域哺乳动物的一半。有15种属于台湾特有种，以台湾森鼠分布面积最广。园区鸟类至少有173种，并包含了台湾所有的特有种鸟类24种，其分布以中横公路大禹岭至慈恩一带鸟类最多。两栖类至少有15种，占台湾两栖类之半。其中除盘古蟾蜍、莫氏树蛙、梭德氏赤蛙和山椒鱼之外，大部分都分布在1,000公尺以下之潮湿地区。爬虫类至少34种，约佔台湾爬虫类之三分之一，其中特有种至少包含菊池氏龟壳花、标蛇、斯文豪氏游蛇、雪山草蜥、斯文豪氏攀蜥、台湾蜓蜥等6种。立雾溪主流及其支流发现有21种溪流鱼类，其中包括台湾缨口鳅、台湾石宾