Nhờ có nhiều yếu tố thuận lợi về điều kiện sống cơ bản như nguồn thức ăn và tính an toàn nơi sống, Phong Nha - Kẻ Bàng có đến 140 loài thú thuộc 31 họ và 10 bộ. Đây cũng là nơi lưu giữ nhiều nguồn gen đặc hữu và quí hiếm. Thống kê cho thấy ở đây có ít nhất 43 trong tổng số 140 loài được liệt kê trong sách đỏ Việt Nam năm 2002, cụ thể có bốn loài nguy cấp cao, 18 loài nguy cấp, 16 loài sắp nguy cấp, bốn loài bị đe dọa.

Các loài đặc trưng cho Phong Nha - Kẻ Bàng và có đặc hữu là voọc gáy trắng/voọc Hà Tĩnh, là loài đặc hữu hẹp được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm. Hiện nay voọc gáy trắng chỉ ghi nhận được ở Quảng Bình mà không còn ở Hà Tĩnh, Nghệ An. Bên cạnh đó là vượn siki và chà vá chân nâu.

Phong Nha - Kẻ Bàng được coi là vùng phân bố chủ yếu và là điểm bảo tồn vượn siki tốt nhất ở Việt Nam. Tại đây hiện đang có một quần thể rất lớn loài vượn này. Còn chà vá chân nâu là loài đặc hữu ở vùng Đông Dương. Phân loài voọc đen tuyền trước đây chỉ phân bố ở vùng Tây Bắc. Sau 20 năm không còn tin tức gì của loài này ngoài thiên nhiên, các nhà khoa học cho rằng chúng đã tuyệt chủng, tuy nhiên họ vừa phát hiện chúng ở Phong Nha - Kẻ Bàng.Ngoài ra Phong Nha - Kẻ Bàng còn có những loài quí hiếm khác như: báo lửa, báo hoa mai, sao la, bò tót, hổ...

Khu hệ thú Phong Nha - Kẻ Bàng còn đa dạng về yếu tố địa lý động vật với đặc điểm chung là nhiệt đới phương Nam và ôn đới núi cao phương Bắc, bao gồm 29 loài có nguồn gốc Himalaya; bảy loài có nguồn gốc Trung Hoa; 41 loài có nguồn gốc Ấn - Malaysia... 

Về khu hệ cá thì Phong Nha - Kẻ Bàng được coi là độc nhất vô nhị. Năm 1993, tại đây mới phát hiện được 64 loài cá thì đến năm 1997 phát hiện 71 loài. Đến tháng 11-2003, Trung tâm Nghiên cứu đa dạng sinh học Bắc Trường Sơn do tiến sĩ Nguyễn Thái Tự đã kết hợp với vườn quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng xác định được 162 loài thuộc 85 giống, 31 họ, 11 bộ, trong đó độc đáo nhất là có tới 19 loài cá... biển di nhập, tám loài cá gặp trong hang động, 10 loài mới phát hiện cho khoa học. Có thể khẳng định Phong Nha - Kẻ Bàng là nơi có chỉ số đa dạng sinh học về cá nước ngọt cao nhất và cao gấp 25 lần so với khu hệ cá nước ngọt của Việt Nam.Tính độc đáo của hệ cá Phong Nha - Kẻ Bàng còn thể hiện ở chỗ với một diện tích hẹp mà có nhiều tiểu khu hệ cá, và các tiểu khu hệ cá này do cách ngăn bởi các dòng sông ngầm nên có nhiều thành phần loài khác nhau, tiêu biểu cho các khu hệ cá khác nhau, gồm năm tiểu khu hệ cá là sông Chày, Trà Ang, Rào Thương, Rào Bụt và Khe Ri...

Khám phá Phong Nha Nha Kẻ Bàng là một những điểm du lịch Xanh hấp dẫn hiện nay tại Việt Nam. Quý khách có thể liên hệ, Du Lịch Xanh Quảng Bình - 052.3836333 - 0903295730 - Email: quangbinh@dulichxanh.com.vn