Di Taman Nasional ini terdapat 26 jenis mamalia, di antaranya adalah:
Banteng (Bos javanicus javanicus)
Kerbau liar (Bubalus bubalis)
Ajag (Cuon alpinus javanicus)
Kijang (Muntiacus muntjak muntjak)
Rusa (Cervus timorensis russa)
Macan tutul (Panthera pardus melas)
Kancil (Tragulus javanicus pelandoc)
Kucing bakau (Prionailurus viverrinus)
Satwa banteng merupakan maskot/ciri khas dari Taman Nasional Baluran.
Selain itu, terdapat sekitar 155 jenis burung, di antaranya termasuk burung langka seperti:
Layang-layang api (Hirundo rustica)
Tuwuk asia (Eudynamys scolopacea)
Burung merak (Pavo muticus)
Ayam hutan merah (Gallus gallus)
Kangkareng (Anthracoceros convecus)
Burung rangkong (Buceros rhinoceros)
bangau tong-tong (Leptoptilos javanicus)
