В заповеднике представлены 3 вида земноводных, 6 видов пресмыкающихся, 60 видов млекопитающих, 244 вида птиц. Встречается значительное количество различных видов рыб.
Из редких видов птиц, занесённых в Красную книгу России, на участке "Подзаплоты" обитают сапсан, балобан, беркут, а гнездящийся здесь орел-могильник занесен в Красную книгу Международного Союза охраны природы (МСОП).
В озере Белё обитает аборигенная популяция окуня. Вода в озере по солевому составу близка к морской, и используется для акклиматизации ценных пород рыб (кета, форель). На участке отмечено 136 видов птиц, 15 видов млекопитающих и 5 видов пресмыкающихся. Из птиц многочисленны: полевой и рогатый жаворонки, полевой конек. В скалах гнездятся: белопоясный и черный стрижи, сапсан, полевой воробей. Здесь же гнездится горбоносый турпан. В зимнее время отмечается концентрация белой совы, прилетающей зимовать из более северных районов. Из редких видов птиц отмечены фламинго, журавль-красавка, кулик-хрустан.Из млекопитающих обычны: длиннохвостый суслик, джунгарский хомячок, заяц-русак, лисица. Отмечены два поселения барсука. Участок может быть резерватором для восстановления дрофы.
Озеро Шира является одним из немногих мест обитания краснокнижных видов: журавля-красавки и кулика-шилоклювки. В период пролетов на озере останавлливаются лебеди (кликун и краснокнижный тундряной лебедь). Выращивают на озере птенцов огарь, пеганка и горбоносый турпан. Из млекопитающих обычны: заяц-русак, джунгарский хомячок, реже лисица.
Больший интерес в природоохранном и научном плане представляет скально-обрывный комплекс участка "Оглахты". Здесь гнездится распространенная спорадично и редкая для Хакасии клушица, каменки (обыкновенная и плясунья), удод, скалистый голубь, полевой воробей, стрижи (черный и белопоясный), городская ласточка, а также исключительно редкий для Хакасии филин, обыкновенная пустельга, огарь. Из редких видов, занесенных в Красную книгу России, на участке обитают: сапсан, балобан, возможно, степной орел и беркут, а также гнездится орел-могильник, занесенный не только в Красную книгу России, но и в Красную книгу Международного союза охраны природы (МСОП).
Фауна горно-таежной территории участка "малый Абакан" разнообразна и носит хорошо выраженный горный характер. На территории участка отмечено 11 видов рыб. Наиболее обычными являются хариус, ленок, таймень. Земноводные представлены 3 видами: сибирская лягушка, обыкновенная жаба и сибирский углозуб. Из пресмыкающихся отмечено 3 вида: живородящая и прыткая ящерицы, обыкновенная гадюка. Разнообразен мир птиц - 139 видов. Из них 18 видов занесены в Красную книгу России, а 7 видов являются глобально редкими для Европы и Азии. Млекопитающих 50 видов. Имеются сведения о встречах вблизи южных и восточных границ красного волка, а к югу - заходы сибирского козерога и алтайского горного барана-аргали. Среди ценных охотничье-промысловых видов следует выделить довольно обычных соболя, американскую норку, рысь, бурого медведя, барсука, косулю, марала, лося и кабаргу.