Las condiciones ambientales conforman el hábitat óptimo para fauna abundante y específica de esta cinturón andino -amazónico. Entre los grupos más importantes se tienen:

• Herpetos: se cuenta con 46 especies de serpientes reportadas, entre las cuales se destaca la presencia de seis especies venenosas de las familias Viperidae y siete de Elapidae. Son abundantes las serpientes no venenosas de la familia Colubridae de los géneros Atractus, Dipsas y Oxyrhopus principalmente y muchos otros menos numerosos.
  De acuerdo con una investigación realizada (Muñoz, 2020), se reportan en total de 22 especies de herpetos, algunas en categoría de amenaza, también se hicieron registros nuevos para el departamento del Cauca y algunas solo fue posible llevarlas hasta género. En este estudio se reportaron especies endémicas para Colombia (Pristimantis epacrus, Pristimantis leptolophus y Pristimantis boulengeri). La mayoría de especies están catalogadas por la UICN como preocupación menor (LC), a excepción de Hyloscirtus tigrinus la cual está en peligro (EN), Nymphargus garciae que aparece como vulnerable (VU) y Pristimantis epacrus que se encuentra con datos deficientes (DD) (Muñoz, 2020).
• Aves: se han registrado hasta el momento 471 especies de aves distribuidas en 51 familias y 20 órdenes; el número de especies de aves representa el 25% de la avifauna total de Colombia, aproximadamente. De los registros realizados, 23 especies de aves se encuentran en alguna categoría de amenaza, de las cuales una (1) se encuentra en Estado Crítico (CR), dos (2) En Peligro (EN), trece (13) especies en categoría Vulnerable (VU), seis en Casi amenazada (NT) y una (1) con Datos Deficientes (DD).
  También se han registrado las especies migratorias, boreales y australes, que frecuentan el Parque Natural y su área de influencia entre los meses de octubre a marzo las primeras y de junio a agosto las segundas. Además, teniendo en cuenta que por el flanco oriental el Parque tiene conectividad con el pie de monte amazónico, algunas de las especies de aves confirman esta conectividad ecosistémica, ya que la distribución es esencialmente amazónica y frecuentan áreas del Parque aprovechando los recursos que ofrecen los ecosistemas entre 500 y 1700 msnm.
• Mamíferos: para el período 2017 a 2020 se obtuvo el registro de 30 especies de mamíferos, de los cuales a nivel nacional una se encuentra bajo la categoría de amenaza En Peligro (EN), tres en categoría Vulnerable (VU) y una en Casi Amenazada (NT). La información obtenida evidencia que la riqueza de mamíferos en el PNN y su área de influencia es alta, lo cual sugiere la pertinencia de adelantar más investigaciones sobre este grupo taxonómico y la continuidad de la instalación de cámaras para foto – trampeo.
  Se destaca la especie En Peligro Tapirus pinchaque (danta de páramo) y las Vulnerables Tremarctos ornatus (oso andino), Panthera onca (jaguar) y Lagothrix lagothricha (mono churuco).

Falta investigación en otros grupos de fauna como insectos, peces, crustáceos y fósiles.