Lorentz nasjonalpark har en svært rikholdig fauna, som blant annet omfattes av cirka 160 pattedyrarter, 650 fuglearter (hvorav 18 arter av paradisfugler) og insektarter, hvorav mange er truet av utryddelse. Området inkluderer dessuten 300 reptilarter og mer enn 100 arter av ferskvannsfisk.