Из мелких хищников в заповеднике наиболее многочисленны два вида из семейства куньих — обыкновенный барсук и лесная куница. В 20-е годы барсук был редким обитателем заповедника, но в настоящее время стал обычным видом. Три других вида этого семейства — лесной хорек, горностай и ласка — весьма малочисленны. Большинство куньих питается грызунами, преимущественно мышевидными, среди которых самой многочисленной (около 80%) неизменно остается рыжая полевка. Колебания численности именно этого вида определяют состояние кормовой базы куницы и более мелких куньих, а также лисицы.
В свою очередь численность мышевидных зависит от урожая желудей, орехов, семян сосны, липы, клена и от погодных условий. Четкая зависимость прослеживается между численностью белки и плодоношением дуба и лещины. В «Летописи природы» заповедника описаны случаи, когда после двух урожайных лет дуба численность белки возросла до нескольких тысяч и наблюдалась массовая их миграция, при которой зверьки пытались переплыть Волгу. В настоящее время рост числа белок ограничен многочисленностью куниц и длиннохвостых неясытей, которые выедают всех белок в центральной части заповедного массива. Белки встречаются преимущественно вблизи поселков, где куницы и совы, как правило, не появляются.
Среди зайцеобразных многочислен только заяц-беляк. После 1966 г. численность его неизменно держится на высоком уровне, хотя в прежние годы были периоды полного отсутствия зайцев, вероятно, вследствие эпизоотии. Заяц-русак встречается обычно только по южной границе заповедника и на порядок малочисленнее беляка.
В прошлом веке боровой дичи — глухарей, тетеревов и рябчиков — было несравненно больше, чем сейчас. Несмотря на организацию заповедников, этих птиц становится все меньше. Кроме очевидной общей причины — освоения территории человеком роль отдельных факторов, определяющих этот печальный процесс, выявлена пока недостаточно.
Много в заповеднике охотничье-промысловых водоплавающих птиц во время осеннего пролета. В сентябре — октябре в заливе между островами нередко отмечались стаи уток до тысячи птиц. Наиболее крупные стаи образуют кряквы, к которым нередко присоединяются и другие утки.
Гнездящихся водоплавающих (крякв, гоголей) ничтожно мало, как и других охотничье-промысловых птиц (серых куропаток, перепелов, вальдшнепов и др.).
Животный мир лесного массива Жигулей и плато Самарской Луки почти однороден и может рассматриваться как единый биоценоз нагорного леса. В лесном массиве обитают охотничье-промысловые звери и боровые птицы, но они составляют ничтожную часть видового разнообразия биоценоза лесов. Весьма существенную роль в них играют грызуны — от многочисленной рыжей полевки и широко распространенных желтогорлой и лесной мыши до таких редких видов, как лесная соня и полчок. Своеобразным символом леса можно считать сов, среди которых обычны серая и длиннохвостая неясыти, более редки ушастая и болотная совы и филин.
Огромную роль в экосистеме леса играют беспозвоночные, особенно дендрофильные насекомые, среди которых и вредители — непарный шелкопряд, златогузка, зеленая дубовая листовертка, бересклетовая моль и многие другие.
В пределах обширного лесного массива заповедника можно выделить более мелкие биоценозы. Так, биоценозам каменистых степей и горных боров свойственно своеобразие почвенной фауны, существенно отличающейся от почвенной фауны европейских широколиственных лесов и приближающейся к почвенной фауне сходных экотопов Южного Урала. Эти биоценозы богаты пресмыкающимися, которых привлекает сюда хороший прогрев и обилие пустот между камнями, в расселинах скал, т. е. прекрасные укрытия для зимовки. Это основное местообитание узорчатого полоза — представителя фауны полупустынь на Самарской Луке. Из наземных насекомых характерны дыбка степная, богомол, сверчок-трубачик и др. Здесь немало реликтовых видов, связанных с реликтовой растительностью боров и каменистых степей.
По южной границе лесного массива, на луговых участках встречаются птицы открытого ландшафта — луговой лунь, пустельга, серая куропатка, перепел, полевой жаворонок, луговой чекан и др. Из млекопитающих характерен для этих мест обыкновенный слепыш — представитель степной фауны, обитающий здесь в отрыве от основного ареала.
Вся экосистема Жигулевских гор испытывает весьма сильное и разнообразное воздействие человека. Лучше других сохранились в естественном состоянии экосистемы горных боров и каменистых степей. Обладая значительной естественной устойчивостью, они в то же время исключительно уязвимы. Даже умеренное посещение людьми быстро обедняет видовой состав растений каменистых степей, и даже слабый низовой пожар приводит к гибели горного сосняка. При строгом соблюдении заповедного режима эти экосистемы сохраняются.