Vườn quốc gia Chư Mom Ray là nơi có tính đa dạng sinh học cao và có vai trò quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học trong khu vực Đông Dương. Với các điều kiện về sinh cảnh, khí hậu, thuỷ văn cùng với hệ sinh thái rừng đặc trưng đã tạo ra môi trường lý tưởng cho hệ động vật ở đây. Theo các kết quả điều tra, giám định các mẫu vật thu được và kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu, đến nay đã ghi nhận sự có mặt của 1.001 loài động vật thuộc 6 lớp khác nhau: Thú, Chim, Bò sát, Lưỡng cư, Cá, Côn trùng. Trong đó có 112 loài quý, hiếm được ghi trong sách đỏ Việt Nam và Thế giới (IUCN) cần ưu tiên bảo tồn.
- Đa dạng thú: có 120 loài thuộc 28 họ, 10 bộ. Trong đó có 34 loài thú được ghi trong Sách đỏ Việt Nam; 37 loài được ghi trong Sách đỏ IUCN, 34 loài có tên trong Nghị định 84/2021/NĐ-CP, 31 loài có tên trong các phụ lục CITES như Mang trường sơn (Canninmuntiacus truongsonenis), Bò tót (Bos gaurus), Sơn dương (Capricornis sumatraensis), Sói đỏ (Cuon alpimus), Mèo rừng (Prionailurus bengalensis), Beo lửa (Catopuma temmincki), Gấu ngựa (Selenarctos thibetanus). Đây cũng là sinh cảnh sinh sống của 06 loài linh trưởng, chiếm 30% tổng số loài thuộc bộ linh trưởng ở Việt Nam; Đặc biệt, nơi đây được ghi nhận là nơi sinh sống của 3 loài Chà vá, là Chà vá chân nâu (Pygathrix nemaeus), Chà vá chân đen (Pygathrix nigripes), Chà vá chân xám (Pygathrix cinerea) thuộc họ Voọc (Colobinae) và loài Vượn đen má vàng Trung Bộ (Nomascus assamensis) thuộc họ Vượn (Hylobates), các loài này là những loài đặc hữu đẹp, quý hiếm ở Chư Mom Ray.
- Đa dạng chim: Tại Vườn quốc gia Chư Mom Ray đã ghi nhận có 290 loài chim thuộc 57 họ, 17 bộ. Trong đó 10 loài được ghi trong sách Đỏ Việt Nam, 08 loài được ghi trong Sách đỏ IUCN, 50 loài có tên trong Nghị định 84/2021/NĐ-CP, 34 loài có tên trong các phụ lục CITES. Đáng chú ý có các loài đặc hữu của Việt Nam và đang bị đe dọa nguy cấp ở mức toàn cầu như Công (Pavo muticus), Gà tiền mặt đỏ (Polyplectron germaini), Trĩ sao (Rheinartia ocellata ocellata).
.png)
- Đa dạng về Bò sát: đã nghi nhận có 42 loài thuộc 13 họ và 02 bộ hiện có ở Vườn quốc gia Chư Mom Ray (chiếm khoảng 9% so với tổng số loài toàn quốc). Trong đó có 12 loài được ghi trong sách Đỏ Việt Nam, 09 loài được ghi trong Sách đỏ IUCN, 09 loài có tên trong Nghị định 84/2021/NĐ-CP.
- Đa dạng về Lưỡng cư: có 25 loài thuộc 05 họ, 02 bộ phân bố tại VQG Chư Mom Ray.
- Đa dạng về Cá: đã ghi nhận có 108 loài nước ngọt thuộc 25 họ, 10 bộ tại VQG Chư Mom Ray, trong đó có 03 loài được ghi trong sách Đỏ Việt Nam và sách đỏ IUCN.
- Đa dạng về Côn trùng: đã ghi nhận có 416 loài thuộc 48 họ, 09 bộ phân bố tại VQG Chư Mom Ray, trong đó có 01 loài được ghi trong sách Đỏ Việt Nam và sách đỏ IUCN, 01 loài có tên trong Nghị định 84/2021/NĐ-CP.
Trong tổng số 1.001 loài động vật đã ghi nhận được, lớp Côn trùng chiếm tỷ lệ lớn nhất về số loài với 41,5%, tiếp đến là Chim chiếm 29,0%, Thú chiếm 12,0%, Cá chiếm 10,8%, Bò sát chiếm 4,2%, Lưỡng cư với 2,5%.