สัตว์ป่า ที่พบในเขตอุทยานแห่งชิแก่งตะนะ สามารถจำแนกเป็น

• สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม ส่วนใหญ่จะเป็นสัตว์ขนาดกลางและขนาดเล็กมีอยู่ชุกชุมทางด้านทิศตะวันออกของอุทยานแห่งชาติบริเวณเทือกเขาบรรทัด เช่น กวาง หมีหมาหรือหมีคน อีเก้งหรือฟาน หมูป่า กระต่ายป่า สัตว์จำพวกกระรอก กระแต ตัวลิ่น หรือ นิ่ม สัตว์จำพวก แมวป่า ขนาดเล็ก จำพวก อีเห็น อีกหลายชนิด เป็นต้น

• สัตว์ปีก จากการสำรวจของคณะเจ้าหน้าที่อุทยาแห่งชาติแก่งตะนะ ร่วมกับมหาวิทยาลัยมหิดล สำรวจเบื้องต้น พบนกในอุทยานแห่งชาติแก่งตะนะ มีจำนวน 48 ชนิด ประกอบด้วย เหยี่ยวแดง นกกะปูดใหญ่ นกเค้าโมง นกนางแอ่น นกแซงแซวหงอนขน นกแซงแซวสีเทา นกกระจี๊ดธรรมดา นกกระจี๊ดสีคล้ำ นกจับแมลงหัวเทา นกจับแมลงคอแดง นกอุ้มบาตร์ นกเด้าดินสวน นกกินปลี นกปรอดทอง นกพญาไฟสีกุหลาบ เป็นต้น

• สัตว์เลื้อยคลาน ที่พบโดยทั่วไป ตะกวด หรือ แลน ตุ๊กแก แย้ งูจงอาง งูเห่า และงูอื่นๆ ทั้งที่มีพิษและไม่มีพิษอีกหลายชนิด ตลอดจนดพบพวก จิ้งจก จิ้งเหลน และ กิ้งก่า กะท่าง กิ่งก่า อีกหลายชนิด เป็นต้น

• สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ที่พบได้แก่ กบ คางคก อึ่งอ่าง ปาด และเขียดหลายชนิดแต่ยังมิได้มีการสำรวจแจกแจงชนิดอย่างละเอียด

• สัตว์น้ำ จำพวกปลา เนื่องจากอุทยานแห่งชาติแก่งตะนะมีอาณาเขตติดต่อกับแม่น้ำใหญ่ถึง 2 สาย คือแม่น้ำโขงและแม่น้ำมูล จึงมีพันธ์ปลาจำนานมากอาศัยอยู่ พบรวบรวมได้ 139 ชนิด จัดอยู่ใน 23 วงศ์ 10 อันดับ เป็นวงศ์ปลาตะเพียน 68 ชนิด วงศ์ปลาสวาย 10 ชนิด วงศ์ปลาเนื้ออ่อน 9 ชนิด วงศ์ปลากด 9 ชนิด และวงศ์ปลาอื่นๆอีก 43 ชนิด ปลาส่วนใหญ่เหมือนกับปลาที่มีอยู่ในภาคอื่นๆ เช่น ปลาตะเพียนขาว ปลากระสูบ ปลาเทโพ ปลากราย ปลายี่สก ปลากระโห้ ปลาโกก แต่มีปลาหลายชนิดที่ไม่พบในแหล่งน้ำอื่น เช่น ปลาหมากยาง หรือ ปลามงโกรย และ ปลาบึก ปลาดุกมูน ปลาก้าง และสัตว์น้ำ ที่เป็นสัตว์ที่พบในพื้นที่ เช่น ปูภูเขา กระตาม ปูสีส้ม เป็นต้น