En el Parque Nacional Yanachaga Chemillén se encuentran aproximadamente 59 especies de mamiferos, entre los que destacan el lobo de rio o nutria, la nutria mas grande del mundo, el jaguar u otorongo, el oso de anteojos o andino, conocido en la zona como mascaron y protagonista de distintos mitos quechuas.
Asimismo se encuentra el venado enano, la sachavaca, el machetero, el mono choro, y el puerco espin.
En esta zona se han registrado 427 especies de aves, entre las que destaca el Gallito de las Rocas o Tunki, aguila harpia, el relojero, tangaras, el quetzal, el shansho, la pucacunga y el paujil.
Tambien se encuentran alrededor de 16 especies de reptiles, 31 especies de peces, asi como invertebrados, coleopteros y moluscos.
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