Із ссавців досить типовими є їжак звичайний, заєць-русак, миша лісова, полівка звичайна, ласка, куниця кам'яна, козуля європейська тощо.

До Червоної книги України занесено велику групу рукокрилих, що живуть у печерах, будівлях, дуплах дерев: підковоносів великого і малого; нічниць Наттера і триколірну; широковуха європейського, вечірниць малу й велетенську; нетопирів кожанковидного та середземноморського. Крім того, по берегах гірських потоків трапляються кутора мала, в лісах - борсук, яких теж занесено до Червоної книги України. Чимало видів тварин Криму відрізняються від типових і розглядаються як окремі ендемічні підвиди, серед них: бурозубка мала, лисиця гірська кримська, куниця кам'яна кримська, олень благородний кримський тощо. Деяких тварин було завезено до Криму і вони тут акліматизувалися (білка-телеутка алтайська, муфлон, кабан дикий).

Досить багатим є світ птахів у Ялтинському заповіднику. Тут їх трапляється близько 150 видів, з яких гніздяться 40 видів. Найтиповіші з них у лісах - зяблик, дятел строкатий, синиці чорна й велика, дрізд чорний; на яйлі - жайворонок польовий, коник лісовий; на скелях - стрижі, голуб сизий тощо. Рідкісними стали такі хижі птахи, як орел-могильник, боривітер степовий, сокіл-сапсан та балобан, яструб-перепелятник та інші.

Плазуни представлені невеликою кількістю видів. Найчастіше зустрічаються ящірки кримська, прудка та скельна, рідше - жовтопуз і дуже рідко - гекон кримський, полози жовточеревий та леопардовий. Із земноводних тут відомі квакша звичайна, ропуха зелена, жаба озерна.

Фауна безхребетних у Криму значно багатша, хоча тут немає багатьох типових для материка видів. Натомість є багато видів цикад, метеликів, серед яких є ендеміки. До Червоної книги України занесено богомолів - емпуза смугастого та боліварію коротко-крилу, з інших - жужелицю кримську, махаона, поліксену, носатку листовидну, сатира євксинського, чорнушку Ферея.

Загалом на території заповідника мешкають 30 видів тварин, занесених до Червоної книги України, 9 видів, занесених до Європейського червоного списку.

З природою заповідника можна ознайомитись, пройшовши у супроводі екскурсоводів його еколого-освітніми маршрутами та стежками.