Поєднання водних, степових та лісових біоценозів при певній захищеності від несприятливих умов середовища (порівняно вищі зимові температури, тепліше вологіше літо, обмеження поривчастих вітрів і т.п.) зумовлює наявність своєрідної фауни хребетних і безхребетних тварин. Дністровський каньйон є найбагатшим у нашому регіоні на видовий склад рідкісних і зникаючих комах.

Фауна цієї території налічує близько 315 видів хребетних тварин, з яких  45 видів риб, 11 – земноводних, 9 – плазунів, близько 190 видів птахів і близько 60 видів ссавців. До Червоної книги України занесено близько 25 видів хребетних тварин, біля 50 видів комах.  Поміж них  красуня-діва, дозорець-імператор, кордулегастер кільчастий, кошеніль польська, є пахучий стафілін і волохатий стафілін,  жук-самітник, вусач великий дубовий західний,  вусач мускусний,  вусач земляний хрестоносець, морімус темний, махаон, аполлон, мнемозина, бражник мертва голова та багато інших. Серед хребетних видів тварин 25 видів, внесених до Червоної книги України: стерлядь, вирезуб, рибець малий, борсук звичайний, полоз лісовий, видра річкова, кіт лісовий, рись звичайна та інші. У межах парку зустрічається 11 видів тварин, що охороняються за списками Бернської конвенції.

У фауністичному відношенні Придністровська територія є ключовим середовищем і має надзвичайне значення для гніздування та міграції багатьох видів диких птахів, насамперед водоплавних, а також ряду хижих та інших форм, серед яких багато рідкісних і зникаючих не лише в масштабах України, а й усієї Європи. Вона є важливою складовою Подільського міграційного шляху перелітних птахів.