El potencial que alberga el Parque se evidencia en los registros confirmados por Conservación Internacional (Alarcón –Nieto, 2007) de por lo menos 252 especies de aves distribuidas en 46 familias, este autor resalta la importancia de algunos registros que representan importantes ampliaciones de los rangos conocidos previamente y la presencia de especies poco comunes o raras que cuentan con muy pocos registros en todo su rango.

Palacios (2006), en su estudio de densidades de grandes vertebrados en el Parque Nacional Natural  Río Puré presenta información acerca de las abundancias de un conjunto de 23 especies de grandes vertebrados en cuatro localidades en el Parque dentro de los que se cuentan primates, aves, ungulados y roedores.

También hay registros de peces, anfibios y reptiles; para insectos de reportan por lo menos 6 familias de mariposas.

En los ambientes acuáticos los mamíferos identificados para el área del parque son delfín o bufeo (Sotalia fluviatilis), nutria (Lutra longicaudis) y perro de agua (Pteronura brasilensis) de frecuente aparición en caños y pequeños tributarios.