گونه اصلی پستاندار بزرگ منطقه؛ کل، بز و گوسفند وحشی (قوچ و ميش) می‌باشد که در نواحی کوهستانی و صخره‌ای و تپه ماهورها پراکنده می‌باشند.  قوچ و ميش دومين پستاندار بزرگ علفخوار منطقه است و چون اين جانور از نظر زيستگاه بيشتر با دام اهلی در رقابت می‌باشد، جمعيت آن صدمه بيشتری ديده است. از گونه‌های ديگر پستاندار منطقه، خرس قهوه‌ای است. اين حيوان در سراسر منطقه در ارتفاعات و دره‌ها پراکنده بوده مخصوصاً در نقاطی که تردد انسان کمتر است، بيشتر ديده می‌شود. از پستانداران ديگر می‌توان به پلنگ و گربه جنگلی اشاره نمود. زيستگاه پلنگ به خاطر نوع شکارش با کل و بز يکی می‌باشد. گرگ آسيايی، شغال و روباه سه گونه پستاندار از خانواده سگ‌سانان هستند که در منطقه ديده می‌شوند. گراز (خوک وحشی) از ديگر پستانداران بزرگ منطقه است که در تقسيم‌بندی پستانداران منطقه جای دارد. اين جانور روزها به ارتفاعات رفته و شب‌ها به بيشه می‌رود.

در محدوده منطقه بيستون بسياری از پرندگان بومی و مهاجر کشور به صورت جمعی و يا دسته‌های کوچک و انفرادی مشاهده می‌شوند. يکی از باارزش‌ترين پرندگان منطقه کبک است. اين پرنده بومی منطقه در اکثر کوهستان‌های بلند ايران که در تابستان قلل آن برف داشته باشد، وجود دارد. از ساير پرندگان قابل شکار می‌توان کبوتر چاهی، کبوتر کوهی و فاخته را نام برد.

از پرندگان شکاری دليجه بحری و شاهين در منطقه مبادرت به آشيانه‌سازی می‌کنند. عقاب طلايی و چند گونه عقاب ديگر در منطقه وجود دارند.