Фауна заповедника типична для Восточного Саяна. Из 314 видов позвоночных животных, обитающих в заповеднике, известно: рыб – 18, земноводных – 2, пресмыкающихся – 3, птиц – 236, млекопитающих – 55 видов.
Среди рыб наиболее редок таймень, внесенный в Красную книгу Республики Тыва. В озерах обычны окунь, щука, плотва, сиг, налим, лещ, в таежных реках – хариус и ленок.
Пресмыкающиеся представлены 3 видами: живородящей ящерицей, щитомордником Палласа и обыкновенной гадюкой. Из земноводных обитают 2 вида — сибирский углозуб и остромордая лягушка.
Благоприятные условия для гнездования в заповеднике находят 138 видов птиц, остальные появляются здесь во время сезонных миграций. Наиболее многочисленны отряды воробьинообразных, ржанкообразных, соколообразных и гусеобразных птиц. Заповедник охраняет 24 редких представителей пернатых, включенных в Красную книгу Российской Федерации и (или) в Красную книгу Республики Тыва. Это - скопа, орлан-белохвост, сапсан, филин, таежный гуменник, серый журавль, красавка, лебедь-кликун и другие.
В списке млекопитающих: насекомоядных – 8, рукокрылых – 6, зайцеобразных – 2, грызунов – 17, хищных – 13, парнокопытных – 7 видов. Типичные представители местной фауны: марал, лось, косуля, кабан, соболь, волк, медведь, белка, бурундук, заяц-беляк, алтайская пищуха. Из мышевидных грызунов многочисленны полевки, азиатская лесная мышь и лесной лемминг.
Живой символ заповедника – бобр тувинский, редкий подвид речного бобра, эндемик России. Подвид внесен в Красные книги Российской Федерации и Республики Тыва. История создания заповедника тесно связана с принятием мер по его охране. В результате, численность тувинского бобра выросла в 10 раз и в пределах заповедника составляет более 150 особей. В 2022 г. в заповеднике учтено 57 поселений бобров. Регионально редкие виды фауны (Красная книга Республики Тыва) ‒ лесной северный олень и выдра.
Заповедник играет важную роль в охране редких видов и поддержании численности основных охотничье-промысловых животных.
Изучение фауны беспозвоночных находится в начальной стадии.
