Животный мир Западно-Алтайского заповедника типичен для средне гористого региона Западного Алтая. 2 вида рыб, 2 вида земноводных, 2 вида пресмыкающихся, 191 разновидность птиц, 52 разновидности млекопитающих. Беспозвоночные еще не исследованы.

Среди птиц можно выделить: чирок, черный коршун, лунь полевой, куропатка, глухарь, азиатский кулик, кукушка, дятел и множество представителей семейства воробьиных.

В заповеднике обитает около 50 видов млекопитающих: землеройка обыкновенная, алтайский крот, лиса, медведь, соболь, куница, горностай, выдра, мускусный олень, марал, косуля, лось, бурундук, алтайская пищуха.

Количество рыб, земноводных и пресмыкающихся гораздо меньше: умбра, таймень, жаба, гадюка обыкновенная, живородящая ящерица.

Некоторые птицы, обитающие в заповеднике включены в Красную Книгу Казахстана, такие как беркут, сокол, балобан, филин, черный аист.