Багатство фауни РЛП «Краматорський» зумовлене різноманітністю наявних на території біотопів. У Парку зустрічається понад 300 видів комах. Серед них дибка степова, жук-олень, вусач мускусний, подалірій, махаон, сатурнія велика, сколія-гігант та інші рідкісні охоронювані види.

Серед плазунів присутні як звичайні – вуж водяний, вуж звичайний, ящірка прудка, черепаха болотяна, так і рідкісні, занесені до Червоної книги України види – мідянка, полоз візерунковий. Їхня чисельність знижується внаслідок господарської діяльності, а також через фізичне знищення недосвідченим населенням.

На просторах Парку мешкають 24 види ссавців, з яких 12 є промисловими. Серед них дика свиня, козуля, заєць-русак, лисиця, ондатра, єнотоподібний собака, тхір тощо.

Територія РЛП «Краматорський» є резерватом для 20 мисливських видів птахів та 12 видів ссавців.

До Червоної книги України занесені 42 види тварин, до Європейського Червоного списку – 12 видів.

Охорона найцінніших з точки зору біотичного різноманіття ділянок Парку дозволяє комплексно розв’язувати питання збереження флори та фауни.

Хребетних тварин налічується 183 види. Найчисельніші серед них – птахи (140 видів). З водоймами пов’язане життя червонокнижних птахів – огаря, сірого журавля, орлана-білохвоста. Болотяної сови. У водоймах та вологих місцях мешкають амфібії – жерлянка червоночерева, зелена ропуха, жаба озерна, жаба ставкова, часничниця звичайна.