Омырқалы жануарлардың қазіргі фаунасы негізінен тайгалы бірлестікке жатады онда 325 түр бар. Үйрек, маңырауық үйрек, үлкен бейнеарық, отүйрек, даурықпа және ысылдақ шүрегейлер едеуір көп кездеседі. Жалпақтұмсық, қызылбас сүңгуір, үлкен және қызылмойын сұқсырлар, қасқалдақ, қарамойын сұқсыр мен сепкілтөс бейнеарық едеуір сирек кездеседі. Жаға маңы батпақтарына сұр тырна, азия тауқұдіреті, шәкілдек тартар, сарыбас қаратамақ, ал шалғындарға бөдене, қарабас шақшақ, бақ сарыторғайы, емен сарыторғай тән. Қылқан жапырақты ормандарда 65 түр ұялайды, оның ішінде күреңбас шөже, қарашымшық, кәдімгі құралай, қарашымшық, таңшымшық, орман жадырағы, ақбас сары торғайлар басым келеді. Мұнда тайга құстарынан меңіреу құр, сұр құр, құр, қаражемсау сайрауық, қызылтамақ бұлбұл және басқалар мекндейді. Жоталардың қатаң тундралы суайрықтарында ақшіл. Тундра шілі, алқалы татрең, қаратұмсық содырғы, тау жадырағы ұялайды.
Қорықта Қазақстан Қызыл кітабына енгізілген сирек кездесетін және құрып кету қаупі бар құстардың 19 түрі кездеседі.
Көлдерде балықтың 6 түрі – майқап, сібір хариусы, көкталма, теңге балық, талма балық бар. Алғашқы екі түрі Марқакөлге ған тән, эндемик болып табылады. Бұлардың арасында едеуір танымалы – майқап, ол алтай тұрғындары арасында «ускуч» деген атпен танымал және қорық белгісі болып табылады. Соңғы жылдары көлде көлгек балық пайда болды. Ол кездейсоқ келген.
Қорықта қосмекенділерден кәдімгі құрбақа мен сүйіртұмсық көлбақа, ал бауырымен жорғалаушылардан секіргіш және жасылкесіртке, кәдімгі сұржылан мен кәдімгі су жыланы тіршілік етеді.
Құстар фаунасы алуан түрлі. Марқакөл шұңқырында әр түрлі жылдары белгіленген 258 түрдің, қорық құрылғалы бері 259 түрі табылды. Оның 140 түрі ұялайды. Марқакөл көлінде суда жүзінде құстардың 17 түрі мекендейді: айдарлы сүңгуір, сусылдақ үйрек, сарыайдар т.б.
Қорықта тіршілік ететін сүтқоректілердің 58 түрінің ішінде тайга мен тау өкілдері басым. Мұнда тұяқтылардан марал, бұлан, елік, сібір ешкісі, ал жыртқыштардан қоңыр аю, қасқыр, сілеусін, құну, түлкі, бұлғын, ақкіс, сарғышкүзен, американ су күзені, аққалақ, құндыз бар. Насекомқоректілерден алтау көртышқаны мен жертесерлердің бірнеше түрі, жарқанаттардан – сужарқанаты, Брант жарқанаты, құлақты жарқанат, терістік жарқанат; қоян тәрізділерден – аққоян,алтай шақыдағы кездеседі. Сонымен қатар тиіндер отряды өкілдері – алтай тиіні, сұр суыр, борша тышқан; ұсақ тышқан тәрізді кеміргіштер, срнымен қатар Оңтүстік Алтай эндемигі – Страутман тышқаны тән.
Қорықтың жер бедерінің күрделілігі, ауа райының әр белдеуде ала-құлалығы, соған сәйкес өсімдік түрлерінің көптігі жан-жануарлар түрінің көп түрінің талалуына әсерін тигізеді. Мұнда құстардың 200-ден аса, сүтқоректілердің 40-тай түрі тіршілік етеді. Марқакөл қорығын көруге барған табиғат әуесқойларының көзіне бірден құстардың, түсері сөзсіз. Әсіресе орман іші осы қанаттылардың неше құбылтып салған әніне бөленген. Адамға кешкілік құйқылжыған бұлбұл әні, көктемгі шырылдап ұшқан торғай үндері үлкен әсер қалдырады. Құстар қанатының әр түрлі реңінен күн шұғыласына тән түстер байқалады. Олардың сыртқы көрінісімен — әсемдік, қимылдарынан сәндік саздары сыр шертеді. Міне мұның бәрін сөзбен айтып жеткізу қиын-ақ. Табиғат жасаған әсемдіктің бәрін сезу үшін оларды көру керек.
Қорық шырша ормадарында самырсын құсы, шырша торғайы, шиқылдақ торғай, қызылқұйрық, тоқылдақтар мекендесе, орманды дала белдеуінде кәдімгі мысықторғай, қара шымшық, бұлбұл, маубас жапалақ, қара қарға, үкі кептер, құр және басқа да алуан түрлі құстар тіршілік етеді. Таудың биік құздарында ұлар мен қозымай ұшырасады.
Марқакөл маңында аңның 43, құстың 85, қосмекенділедің 3, бауырымен жорғалаушылардың 3 түрі тіршілік етеді.