Територія заповідника– це наче зменшена модель усіх Карпат. Масиви заповідника розміщені у широкому діапазоні висот – від 180 до 2061 м над рівнем моря – та охоплюють всі характерні для Східних Карпат пояси. Тут є і низовини, передгір’я, гори, низинні луки, листяні, змішані та хвойні ліси, субальпійські та альпійські луки, гірські озера, потоки та річки. Певна річ, таке розмаїття території створює ідеальні умови для найрізноманітніших видів тварин.
Науковці у 2020 році зафіксували на території заповідника 3605 видів тварин. 289 з них потребують особливої уваги та занесені до різних національних та міжнародних "червоних" списків.
Сатурнія павоніела (Saturnia pavoniella)
У заповіднику цей метелик поширений лише на території Долини нарцисів. Чисельність виду стабільно невисока – трапляється переважно поодинокими особинами. Донедавна вважалося, що цей вид у фауні України відсутній. Тільки у 2020 році було достовірно встановлено його перебування в Долині нарцисів. Пізніше виявилося, що він трапляється і в деяких місцях за межами заповідника. Штучне розведення в лабораторних умовах дозволило підвищити чисельність цього рідкісного виду в заповіднику і на прилеглих територіях.
Сатурнія грушева (Saturnia pyri)
Метелик, поширений винятково у низинних найтепліших районах Закарпатської області. У заповіднику надзвичайно рідко зустрічається на території Долини нарцисів, Чорній горі та Юлівській горі. Для підтримки природної популяції в заповіднику протягом кількох років проводиться штучне розведення цього виду. Отож цей рідкісний метелик почав зустрічатися значно частіше і навіть з’явився у незвичних для себе місцях.
Жук самітник (Osmoderma barnabita)
Цей вид жуків трапляється лише поодиноко, здебільшого на низовині та у передгір'ях Карпат. У заповіднику дуже рідко зустрічається лише на території Угольського і Кісвянського відділень в старовікових букових лісах. Для ефективної охорони потребує збереження старих дуплистих дерев.
Ящірка зелена (Lacerta viridis)
Вид поширений тільки в межах свого ареалу на території заповідних масивів Чорна гора та Юлівська гора. Щорічно тут зустрічаються кілька десятків особин цього виду.
Полоз лісовий (Zamenis longissimus)
Поширений на всій території заповідника, крім масиву Долина нарцисів. Зустрічається в поясі листяних та мішаних лісів: вздовж доріг, на галявинах, кам’яних насипах та біля лісових будинків. Чисельність невисока, однак в деяких місцях на відрізках шляху до 100 м можна зустріти близько 10-12 особин. Полоз зустрічається приблизно до висоти 1800 м над рівнем моря.
Мідянка звичайна (Coronella austriaca)
Зустрічається на всій території заповідника. Надає перевагу лісовим біотопам, виходам скельних порід, кам’яних насипів, зустрічається також біля господарських будівель. Мідянка живе приблизно до висоти 1500 м над рівнем моря. Загальна чисельність виду на території заповідника становить близько 100 особин.
Глушець (Tetrao urogallus)
На території Карпатського біосферного заповідника глушець поширений в межах поясу хвойних лісів у Чорногірському, Мармароському та Свидовецькому масивах. Надає перевагу пралісам та старим хвойним лісам. Чисельність популяції цього виду в заповіднику становить близько 400 особин і є досить стабільною з невеликими коливаннями в різні роки.
Довгохвоста сова (Strix uralensis)
Зустрічається на території всіх відділень заповідника за винятком Долини нарцисів. Найбільша чисельність довгохвостої сови у букових пралісах (0,25-0,5 пари на 1 км2). Трохи менше її у шпилькових і мішаних пралісах (0,15-0,3 пари на 1 км2). На території заповідника загалом гніздиться 30-40 пар цього виду.
Альпійська тинівка (Prunella collaris)
На території заповідника зустрічається у Чорногірському (г. Петрос, г. Говерла, г. Брескул, г. Данциш, г. Туркул, г. Гутин Томнатик), Свидовецькому (г. В. Близниця) та Мармароському (г. Піп Іван) масивах. На заповідній території гніздиться близько 70 пар альпійської тинівки.
Ведмідь бурий (Ursus arctos)
Зустрічається в усіх лісових масивах заповідника. Чисельність ведмедів на території заповідника істотно коливається у різні роки (від 8 до 34 особин). Це пояснюється тим, що ведмідь часто мандрує на великі відстані, і територія заповідника служить йому тільки тимчасовим сховком. Береться до уваги і браконьєрський відстріл ведмедів на прилеглих до заповідника територіях, який може істотно впливати на його поголів’я.
Нічниця довговуха або Бехштейна (Myotis bechsteini)
Належить до найбільш рідкісних видів кажанів України, відомий лише за кількома десятками знахідок. Впродовж останніх 50 років в Україні виявлено лише близько 25 особин виду. Вид тісно пов’язаний з дуплами дерев, де літує й зимує. Окремі особини, переважно самці, можуть зимувати в підземних порожнинах. У заповіднику вид нерегулярно відмічається на зимівлі у підземних порожнинах Угольсько-Широколужанського масиву, а також Свидовецького та Мармароського масивів.
Нічниця велика (Myotis myotis)
Нічниця велика утворює великі колонії, що робить її надзвичайно вразливою, особливо під час зимівлі. Масовий розвиток туризму, зокрема спелеотуризму, інтенсивне використання підземель для господарських потреб становлять величезну загрозу для виду. Особливо значною чисельність нічниці великої є на зимівлі в печері "Дружба" (Угольсько-Широколужанський масив), де зимують тисячі особин цього виду. Оскільки більшість великих нічниць локалізується лише в кількох підземних порожнинах, будь-які зміни в них можуть призвести до катастрофічних наслідків для всієї популяції.
