Khu bảo tồn là nơi tập trung của trên 180 loài thú, 200 loài chim và gần 26 loài bò sát, 122 loài cá, trong đó có nhiều loài quý hiếm có giá trị phục vụ phát triển du lịch sinh thái và nghiên cứu khoa học nhƣ voọc xám, vƣợn đen, khỉ mặt đỏ, khỉ đuôi lớn, báo gấm, gấu ngựa, sói đỏ, sóc bay,…
- Động vật có vú
Chỉ có một số khiêm tốn động vật có vú đƣợc liệt kê vào danh sách trong khu khu bảo tồn.
Các bản báo cáo về loài hổ Panthera tiger đƣợc tìm thấy ở vùng lòng chảo am Leuk và gần Ban Phou Phadang. Mặc dù số lƣợng về loài này đƣợc xem là khá thấp. Các loài động vật khác trong khu bảo tồn bao gồm Tê tê (Sunda ngolin), Tê tê java (Manis javanica), Loài nhím Eeast Asian (Porcupine Hystrix malayanus)... Còn có số loài khác khá thông dụng đƣợc dân làng ở đây cho biết là nguồn thực phẩm chính nhƣ: Sambar Cervus unicolor, Barking Deer Muntiacus isntiak, Lesser Mouse Deer Tragulus javanicus... Một cuộc khảo sát năm 1998 về các loài dơi trong khu bảo tồn đã cho thấy sự sinh sống của chúng là khá phong phú, với 22 loài đƣợc tìm thấy. Nổi bật là các loài Rhinol phusmarshelii, R.Coelophyllus mới đƣợc biết đến trong giới các nhà khoa học.
- Loài chim.
Số lƣợng loài chim Green Peafowl Pavo xuất hiện ở gần khu vực Ban Nakhay đƣợc coi là có giá trị lớn về mặt bảo tồn. Loài chim này là yếu tố quan trọng trong dự án bảo tồn 2 năm với sự hỗ trợ của quỹ hỗ trợ Canada, tập trung vào bảo tồn các hoạt động và sự ảnh hƣởng nông, lâm nghiệp giữa các cộng đồng lân cận. Theo những ƣớc tính chƣa chính xác (do cấu trúc xã hội của chúng chƣa rõ ràng), khu vực có xuất hiện loài này cũng đƣợc liệt kê vào khu bảo tồn các loài động vật quý hiếm và đƣợc áp dụng các chế độ bảo vệ đặc biệt. Một số lƣợng các loài động vật khác có nguy cơ bị tuyệt chủng cũng đƣợc lập danh sách bảo vệ ở khu vực này.Tới nay, có khoảng 200 loài chim đang tồn tại trọng khu bảo tồn.
- Loài bò sát và động vật lưỡng cư
Trong khu vực khu bảo tồn có khoảng 26 loài động vật lƣỡng cƣ, bao gồm 3 loài ếch, 5 loài rùa, 9 loài thằn lằn và 9 loài rắn.
- Loài cá
Có ít nhất 17 loài cá ở khu bảo tồn. Tuy nhiên, so với các khu bảo tồn khác của lƣu vực hạ sông Mekong thì số lƣợng cá ở khu bảo tồn vẫn hạn chế.