สัตว์ป่าที่พบในอุทยานแห่งชาติตะรุเตาสามารถจำแนกออกได้เป็น

• สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม จำนวนที่พบ 30 ชนิด ประกอบด้วย หมูป่า กระจง ลิงแสม ค่างแว่นถิ่นใต้ นากใหญ่ขนเรียบ เม่นหางพวงใหญ่ อีเห็นข้างลาย หรือ อีเห็นธรรมดา บ่าง กระรอกบินแก้มสีแดง หนูท้องขาว และ ค้างคาวแวมไพร์แปลงเล็ก เป็นต้น
• สัตว์ปีก จำนวนนก ที่พบ 268 ชนิด ประกอบด้วย นกยางเขียว นกยางทะเล นกออก นกเด้าดิน นกเขาใหญ่ นกกระปูดใหญ่ นกกระเต็นใหญ่ปีกสีน้ำตาล นกจาบคาหัวเขียว นกตะขาบดง นกแก็ก นกหัวขวานสี่นิ้วหลังทอง นกแอ่นบ้าน นกปรอดคอลาย นกแซงแซวหางบ่วงใหญ่ นกขมิ้นท้ายทอยดำ นกเขียวคราม นกเด้าลมดง นกอีเสือสีน้ำตาล นกขุนทอง นกกินปลีอกเหลือง นกเอี้ยงถ้ำ เป็นต้น
• สัตว์เลื้อยคลาน จำนวนที่พบ 30 ชนิด ประกอบด้วย ตะกวด เหี้ย งูเหลือม งูจงอาง งูกะปะ งูเขียวตุ๊กแก งูเขียวหางไหม้ท้องเขียว งูพังกา หรือ งูเขียวหางไหม้ลายเสือ งูสามเหลี่ยม งูทับสมิงคลา งูเห่า งูปล้องทอง แย้ จิ้งจก ตุ๊กแกบ้าน จิ้งเหลน กิ้งก่า และเต่าหับ เป็นต้น
• สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ประกอบด้วย กบน้ำกร่อย กบภูเขา หรือ กบทูด กบหนอง อึ่งอ่างบ้าน ปาด เขียด คางคกบ้าน จงโคร่ง หรือ หมาน้ำ และ คางคกไฟ เป็นต้น
• แมลงและอื่นๆ ประกอบด้วย ผีเสื้อมรกตธรรมดา ผีเสื้อลายขีดเงินลายขอ ผีเสื้อสะพายขาวปีกโค้ง แมลงปอ หิ่งห้อย เห็บกวาง ตั๊กแตนตำข้าว จิงโจ้น้ำ บึ้ง มดตะนอย จักจั่น ปลวก มวน แมลงเต่าทอง หรือ ด้วงเต่าลาย ทาก ตะขาบ แมงมุม ไส้เดือนดิน และ กิ้งกือ เป็นต้น
• สัตว์น้ำจืด ได้แก่ ตะพาบน้ำ ปลาซิวใบไผ่ ปลาซิวควาย ปลากระดี่นาง ปลากระทิงดำ ปลาเสือพ่นน้ำ ปลาหัวตะกั่ว ปลาดุกคางขาว หรือ ปลาดุกด้าน ปลาดุกลำพัน ปลาหมอ ปลาช่อน ปลาก้าง ปลากริมข้างลาย ปลาตูหนา หรือ ปลาไหลหูดำ หอยโข่ง หอยขม ปูน้ำตก กุ้งก้ามกราม กุ้งฝอย กุ้งน้ำตก เป็นต้น