В государственном национальном природном парке Иле-Алатау обитают всего около 47 видов млекопитающих, 148 видов птиц, 8 видов пресмыкающихся, 2 вида земноводных и 8 видов рыб. Таким образом, в границах парка всего обитает 213 видов позвоночных животных. Общее количество видов беспозвоночных до сих пор неизвестно. По оценкам ученных здесь насчитывается более 1500 видов. Среди позвоночных животных, занесенных в Красную книгу РК в парке отмечены: птиц - 13 видов (серпоклюв, шахин, балобан, кумай, бородач, беркут, орел-карлик, стервятник, дербник, синяя птица, расписная синичка, большая чечевица, черный аист). Млекопитающихся 8 видов: красный волк, снежный барс, манул, рысь среднеазиатская, медведь тяньшанский, куница каменная, архар, дикобраз. Один вид рыб-маринка илийская.
