Vườn quốc gia Chư Mom Ray là nơi có tính đa dạng sinh học cao và có vai trò quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học trong khu vực Đông Dương. Với các điều kiện về sinh cảnh, khí hậu, thuỷ văn cùng với hệ sinh thái rừng đặc trưng đã tạo ra môi trường lý tưởng cho hệ động vật ở đây. Theo các kết quả điều tra, giám định các mẫu vật thu được và kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu, đến nay đã ghi nhận sự có mặt của 1.001 loài động vật thuộc 6 lớp khác nhau: Thú, Chim, Bò sát, Lưỡng cư, Cá, Côn trùng. Trong đó có 112 loài quý, hiếm được ghi trong sách đỏ Việt Nam và Thế giới (IUCN) cần ưu tiên bảo tồn.