Животный мир природного парка "Сибирские Увалы" типичен для северной тайги. Наиболее полно изучено население птиц. Всего за время существования парка обнаружено 109 видов птиц. В летний период наиболее многочисленными видами являются юрок, зеленый конек и буроголовая гаичка. В первой половине лета (с 1 июня по 15 июля) среднее обилие птиц в парке составляет 179 особей/км2, а во второй половине (с 16 июля по 31 августа) - 289 особей/км2. Зимой в парке обитает 15 видов птиц при численности 41 особь/км2. В этот период наиболее многочислены буроголовая гаичка, тетерев и глухарь.

Из редких видов птиц в парке обитают скопа, орлан-белохвост, беркут, филин. Интересно, что в 1999 г беркут оставался в парке на зимовку - это одно из самых северных мест обитания этого вида в зимнее время.

Кроме мышевидных грызунов и насекомоядных (12 видов), в парке обитает 18 видов млекопитающих: заяц-беляк, белка, бурундук, ондатра, летяга, росомаха, выдра, соболь, горностай, колонок, ласка, норка американская, медведь, волк, лисица, песец, лось, северный олень. Результаты ежегодных учетов млекопитающих показали, что средняя плотность популяции лося на территории парка в зимний период составляет 0,06 особей/км2, соболя - 0,1 особей/км2, белки - 0,2 особей/км2.

Земноводные представлены в парке тремя видами - остромордой лягушкой, серой жабой и сибирским углозубом. Из рептилий в парке встречаются гадюка обыкновенная и живородящая ящерица. В реках парка обитает 9 видов рыб - щука, язь, елец, плотва, золотой карась, серебряный карась, пескарь, окунь, налим.

Изучение беспозвоночных животных территории парка только начинается. В ходе исследований 2002 г собраны данные по почвенным насекомым. К настоящему времени в сборах было определено 23 семейства жуков (Cleoptera), в том числе 43 вида жужелиц (Carabidae). Получены данные по видовому составу насекомых из четвертичных отложений речных террас, на основании которых делаются попытки реконструкции климата.