Hệ động vật ở đây cũng rất phong phú với 20 loài thú, 69 loài chim, 20 loài bò sát và lưỡng cư, đặc biệt có loài voọc đầu trắng thường sống ở các vách đá cheo leo ven biển, loài thú quí hiếm được ghi trong sách đỏ thế giới, nay chỉ còn thấy ở Cát Bà.