בפארק חיים יותר מ-800 מינים של בעלי חיים, רבים מהם פעילי לילה. כמה מיני בעלי חיים פיתחו אמצעי הישרדות מיוחדים מאוד בסביבה קשה זו, המאפשרים להם לשגשג במקום עם מעט מאוד מים עיליים ומי תהום עשירים מאוד במינרלים. מינים מסוימים השוכנים בדיונות שינו בהדרגה את צבעם במהלך מאות שנים של אבולוציה, והפכו בהירים יותר באופן משמעותי מקרוביהם במקומות אחרים. רבים מהמינים הלבנים הללו הם אנדמיים לפארק. העכבר מתת-המין "Perognathus flavescens Apachii" (באנגלית Apache pocket mouse), מין לטאה "Holbrookia maculata ruthveni" (באנגלית bleached earless lizard), מין של צרצר מערות (המשפחה Rhaphidophoridae, באנגלית מכונים גם צרצרי גמלים), "Daihiniodes larvale" (באנגלית sand-treader camel cricket), ומין עכביש "Arctosa littoralis" (באנגלית Sand wolf spider), ומיני עשים כולל "Protogygia whitesandsensis" ו-"Givira delindae" הם בין בעלי החיים הלבנים השוכנים בשדה הדיונות. בעלי חיים בצבעים בהירים יותר מתמזגים בסביבתם הלבנה טוב יותר מבעלי חיים כהים יותר, מה שעוזר להם להימנע מטריפה, ומאפשר להם זמן רב יותר להתרבות.
חסרי חוליות מהווים את הקבוצה הגדולה ביותר עם יותר מ-600 מינים, כולל מינים מגוונים של עכבישים, צרעות, חיפושיות ועשים. מיני עכבישים כוללים: "Phidippus apacheanus" (באנגלית Apache jumping spider), "Geolycosa rafaelana" (באנגלית Burrowing wolf spider), "Agelenopsis longistylus" (באנגלית Funnel-web spider), מיני פרווניתיים מהסוג "Aphonopelma" ואלמנה אמריקאית. מיני עכבישנים
אחרים כוללים את מין עקרב "Paruroctonus utahensis" (באנגלית sand scorpion) והעכשוב מהסוג "Eremobates" (באנגלית Wind scorpion). מיני החרקים כוללים את מין רפרף "Hyles lineata" (באנגלית White-lined sphinx moth), מין עש "Tegeticula elatella" (באנגלית Yucca moth), מין שפירית "Libellula composita" (באנגלית bleached skimmer dragonfly), צרעות עכבישים, גמל שלמה מהמין "Litaneutria minor" (באנגלית Minor ground mantis), מין חגב "Paropomala pallida" (באנגלית Toothpick grasshopper), מין מקלונאי "Diapheromera velii" (באנגלית Prairie walkingstick), מין נמלת קציר "Pogonomyrmex maricopa" (באנגלית Maricopa harvester ant) וחיפושית ממשפחת השחרוריתיים (Tenebrionidae). נמלת הקציר של מריקופה שוכנת בחלק ניכר מדרום-מערב ארצות הברית, והיא בעלת ארס החרקים הרעיל ביותר בעולם. בני אדם עשויים לחוות עד ארבע שעות של כאב עז, בעוד שהמקבילה לשנים עשר עקיצות נמלים מסוגלת להרוג חולדה במשקל של 4.4 קילוגרם.
בפארק יש רק מין אחד של דגים: "Cyprinodon tularosa" (באנגלית White Sands pupfish). הדג אנדמי לאגן טולארוסה ומצוי רק בשני מעיינות ושני נחלים קטנים. לדג עיניים כהות, קשקשים כסופים, ואורכו 44–64 מילימטרים.
שבעה מינים של דו-חיים חיים בפארק, כולל שלושה מינים של קרפדות: קרפדת המישורים הגדולים ("Anaxyrus cognatus"), קרפדה מערבית ("Anaxyrus boreas") ו-"Anaxyrus punctatus" (באנגלית Red-spotted toad); שלושה מינים של חפריתיים אמריקאים: "Scaphiopus couchii" (באנגלית Couch's spadefoot toad), "Spea bombifrons" (באנגלית Plains spadefoot toad) ו-"Spea multiplicate" (באנגלית New Mexico spadefoot toad), שלכולם טופר קשה וכהה אחד בצד התחתון של כל כף רגל אחורית המשמש לחפירה באדמה כדי למנוע אובדן מים והתחמקות מטורפים; ומין סלמנדרה אחד, סלמנדרה מנומרת ("Ambystoma mavortium").
בקרב הזוחלים, הלטאות הנפוצות ביותר כוללות את "Holbrookia maculata ruthveni" (באנגלית Bleached earless lizard), "Aspidoscelis gypsi" (באנגלית Little white whiptail), לטאה לבנה שתנתק את זנבה כאסטרטגיית בריחה, "Sceloporus cowlesi" (באנגלית Southwestern fence lizard) ולטאה מוכתמת-צד; הנחשים הנפוצים ביותר הם זעמן השוט, תת-מין של נחש גופר פסיפי ("Pituophis catenifer affinis"), עכסן הערבות ("Crotalus viridis"), עכסן אימתן מערבי, ועכסן קטן שחור ("Sistrurus catenatus") שהוא עוד סוג של עכסן, כולם ארסיים. מין הצבים היחיד בפארק הוא צב סגיר מערבי. ("Terrapene ornata").
נכון לחודש נובמבר 2019, תועדו 246 מינים של עופות, כולל גדרוניים, חקייניים, ועורבים, כמו גם מינים גדולים יותר כמו קוקייה רצנית גדולה ועופות דורסים. ארבעה עשר מינים מתועדים כמשמעותיים בכך שניתן לצפות בהם מדי יום, אך לא בכמויות גדולות, בעוד שהאחרים נראים רק פעמים ספורות בכל חודש, בכל שנה או אחת לכמה שנים. המינים הנפוצים ביותר הם: תורית אמריקנית ("Zenaida macroura"), קתרטס תרנגולי, עקב בונאפרט ("Buteo swainsoni"), עקב אדום-זנב, "Myiarchus cinerascens" (באנגלית Ash-throated flycatcher), עורב צ'יוואווה ("Corvus cryptoleucus"), עורב שחור, חקיין צפוני ("Mimus polyglottos"), פרוש הבית ("Haemorhous mexicanus"), "Spizella breweri" (באנגלית Brewer's Sparrow), "Amphispiza bilineata" (באנגלית Black-throated Sparrow), דרור לבן-כתר ("Zonotrichia leucophrys"), ו-"Quiscalus mexicanus" (באנגלית Common grackle). לגדרון הקקטוס יש פס לבן ארוך מעל עיניהם, מקבץ של כתמים שחורים על חזותיהם, וקריאותיהם רעשניות במידה מה. הם בונים את הקנים שלהם בקקטוסים וניזונים על ידי ניתור מתחת לשיחים וציד חרקים, או איסוף חרקים מסבכת הרדיאטור של מכוניות חונות. ציפורים נצפות בדרך כלל באזורים הצמחייה של הפארק הרחק מלב שדה הדיונות, בעיקר ליד מרכז המבקרים ושולי שדה הדיונות, כמו גם אגם לוסרו, אם כי האזור פתוח לציבור רק פעם בחודש ורק בסיור מודרך.
רוב היונקים של אגן טולארוסה הסתגלו לקיץ החם על ידי שהייה במחילותיהם עד הערב. המבקרים עשויים לראות עקבות רגליים לאורך הדיונות כעדות לחיפוש מזון וציד לילי של חיות הלילה. טורפים כוללים זאב ערבות, שונר מצוי, גירית אמריקאית ושועל מקרוטיס. הארנבות כוללות ארנבון אודובון ("Sylvilagus audubonii") וארנבת שחורת-זנב, המסוגלת לרוץ במהירויות הגבוהות עד 64 קילומטרים לשעה. מכרסמים כוללים סמרניים, חולדי השק, העכבר מתת-המין "Perognathus flavescens Apachii" (באנגלית Apache pocket mouse), ומין ירבוען "Dipodomys merriami" (באנגלית Merriam's Kangaroo Rat), כשהאחרון יכול לקפוץ לגובה של 3 מטרים כשהוא מפוחד אף על פי שיש לו גוף באורך 13 סנטימטרים וזנב באורך 20 סנטימטרים בלבד. עטלף פאליד אוכל חרקים באוויר כמו עטלפים אחרים אך מאתר את מרבית מזונו בקרקע תוך כדי הליכה. בפארק נצפו גם ארבעה מיני עטלפים אחרים, אם כי עטלף פאליד הוא המין הנפוץ ביותר ומקנן מתחת לגג מרכז המבקרים במהלך הקיץ.
היסטוריה.
ילידים.
מסלול עקבות מאובנות של טביעות רגליים של בני אדם ועצלני קרקע שנמצאו בווייט סנדס ומתוארך לעידן הקרח האחרון מראה כי עצלני קרקע ניצודו על ידי בני אדם לפני 11,700 שנה לפחות. פלאו-אינדיאנים ישבו בקו החוף של אגם אוטרו, אגם גדול שכיסה את רוב אגן טולארוסה. הם השתמשו באבנים מההרים כדי ליצור ראשי חניתות, מהצורות המכונות "חודי פולסם" (Folsom point) ו"חודי פלנו" (Plano points), והצמידו אותם לחניתות לציד ממותות, גמלים, עצלני קרקע וביזונים. באגן נמצאו ראשי חניתות וכלי אבן כשהם קשורים לקו החוף העתיק, לנחלים ולגבעות. כאשר יריעת הקרח הגדולה שכיסתה את יבשת אמריקה הצפונית נסוגה, החל אגם אוטרו להתאדות והשאיר אחריו אגם יבש המכונה "מישור אלקלי" ואת אגם לוסרו היבש רוב השנה. ערבת העשב נעלמה והאגן נעשה צחיח יותר ויותר, והפך אט אט לבתה מדברית. המגה-פאונה נעלמה מהאגן והותירה אחריה עקבות מאובנות.
בני התקופה הארכאית באמריקה הצפונית שיפרו את החנית שהושלכה ביד בה השתמשו הפלאו-אינדיאנים עם המצאת ה. לאחר התייבשות אגם אוטרו, נשאה רוח כמויות גדולות של חול גבס מקרקעית האגן שהצטברה לשדה דיונות גדול. בני התקופה הארכאית נכנסו לאגן טולארוסה לפני כ-4,000 שנה, לאחר שהדיונות התייצבו, שייתכן שמה שמשך אותם לשם היה "Oryzopsis hymenoides" (באנגלית Indian ricegrass), מין עשב ממשפחת הדגניים. העדויות הראשונות לחקלאות הן מהתקופה הארכאית. שבטים ארכאיים טיפחו צמחי בר כך שהם יגדלו בצורה אמינה יותר ובכמויות גדולות מכפי שהתרחש באופן טבעי. אנשים ארכאיים החלו להתגורר בכפרים קטנים לאורך כל עונות השנה כדי לטפל בשדותיהם. תלוליות של מדורות התגלו בתוך הדיונות, שהן שרידי שריפות פרהיסטוריות המכילות פחם ואפר. כאשר מחממים גבס ל-149 מעלות צלזיוס הוא הופך לטיח שמתקשה כשמוסיפים מים שמתאדים לאחר מכן. הטיח הצמיד את שרידי המדורות למקומם, ושימר אותן במשך אלפי שנים.
בני יצרו כלי חרס, חיו בבתים קבועים, ועיבדו אדמות באגן טולארוסה. עדויות לנוכחותם הפרהיסטורית מתחילות משנת 200 לערך לספירה. בני תרבות מגיון אכלסו את האגן עד 1350 לספירה כאשר הם עזבו, והשאיר מאחוריהם מבני אדובי ושברי חרסים.