Az Aggteleki Nemzeti Parkot elsősorban az élettelen természeti értékek, a felszíni formák és a barlangok megóvása érdekében hozták létre. A barlangok kedvezőtlen feltételeket kínálnak az élőlények számára, így az itt megtalálható fajok száma nagyon csekély a felszíni élőhelyekéhez képest. Közülük kiemelkedő jelenőségűek egyes denevérek, melyek téli vagy nyári szálláshelyként, illetve szaporodási időszakban keresik fel a barlangokat. A Baradla-barlangban leggyakrabban a kis patkósdenevér (Rhinolophus hipposideros) látható, de ritkább rokona, a kereknyergű patkósdenevér (Rhinolophus euryale) is jelentős számban telel itt. Az igazi barlanglakó fajok kivétel nélkül ízeltlábúak, közöttük bennszülött fajokat is találunk, mint a szemercsés vakászka (Mesoniscus graniger), az aggteleki vakbolharák (Niphargus aggtelekiensis), vagy a magyar vakfutrinka (Duvalius hungaricus).
A felszíni élővilág összetételét és fajgazdagságát meghatározza, hogy a Kárpát-medence két nagy életföldrajzi egységének, a Pannonicumnak és a Carpathicumnak a határán helyezkedik el, hatásaik itt találkoznak. A Kárpátok közelsége miatt sokkal több magas hegyvidékre jellemző fajjal találkozhatunk, mint azt a terület tengerszintfeletti magassága és inkább dombvidéki jellege alapján feltételeznénk. A száraz, meleg, meredek, sziklakibúvásos, déli kitettségű oldalak ugyanakkor mediterrán jellegű élőhelyek.
A karszvidék felszínének háromnegyedét erdők borítják, melyek legnagyobb része gyertyános tölgyes. Itt él hazánk legnagyobb termetű bogara, a szarvasbogár (Lucanus cervus). Számos lepkefaj hernyója a tögyesek elegyfáin él, ilyen a nagy színjátszólepke (Apatura iris), vagy a nagy nyárfalepke (Limenitis populi). A zárt, háborítatlan erdőkben fészkel a fekete gólya (Ciconia nigra), a parlagi sas (Aquila heliaca), illetve a békászó sas (Aquila pomarina). A holtfában gazdag, idős erdőkben a fehérhatú fakopáncs (Dendocopos leucotos) is megtalálható. A nemzeti park nagyvadakban gazdag terület. Az utóbbi évtizedekben telepedett meg újra a farkas (Canis lupus) és a hiúz (Lynx lynx), mellettük néha kóborlóként a barna medve (Ursus arctos) is előfordul. A vadmacska (Felis silvestris) gyakrabban látható, ennek állományát az elvadult házimacska egyedekkel való kereszteződés fenyegeti. Idősebb állományok odvas fáiban fontos erdőlakó denevérfajok is élnek, mint a nagyfülű denevér (Myotis bechsteinii).
Bükkösök a magasabb karsztfennsíkokon vagy az északi kitettségű hegyoldalakon fordulnak elő. A bükkösökben számos hegyvidéki elterjedésű állatfajt találunk: ilyen például a kék meztelencsiga (Bielzia coerulans). A bogarak közül a karsztfennsíki öreg bükkösökben él a havasi cincér (Rosalia alpina). A madarak közül sokszor szintén öreg bükkösökben bukkan fel az uráli bagoly (Strix uralensis), ugyanitt jellegzetes fészkelő az odúlakó kék galamb (Columba oenas) és a kis légykapó (Ficedula parva).
A déli kitettségű, meredek sziklás lejtőkön, sekély talajon molyhos tölgyeseket találunk. A molyhos tölgyön él a tél végén repülő Anker araszoló (Erannis ankeraria). Itt fészkel a bajszos sármány (Emberiza cia) és általában a császármadár (Bonasa bonasia) is.
Az Aggteleki karszton a fenyvesek nem számítanak őshonos erdőknek, jelenlegi állományait telepítették. Ezen erdőkhöz kötődik a búbos cinege (Parus cristatus), a kormosfejű cinege (Parus montanus) és a keresztcsőrű (Loxia curvirostra). Az utóbbi években – főleg télen – egyre gyakrabban látható Európa legkisebb bagyolyfaja, a törpekuvik (Glaucidium passerinum) is.
Az Aggteleki-karszton a különféle gyepek borítása töredéke az erdőkének. Szembetűnőek a fátlan, talajtakaróval alig fedett, sziklakibúvásos oldalak, melyeken sziklagyepeket találunk. Ezek jellegzetes faja a pannongyík (Ablepharus kitaibelii). A vastagabb talajréteggel fedett déli oldalakon fajgazdag lejtősztyepprétek alakultak ki. Kiemelendő értékei a fűrészlábú szöcske (Saga pedo), a magyar tarkalepke (Melitaea ornata) vagy a rablópille (Libelloides macaronius). Jellemző madárfaja a földön fészkelő erdei pacsirta (Lullula arborea). A karszfennsíki hegyi rétek jellegzetessége az erdélyi kurtaszárnyú szöcske (Pholidoptera transsylvanica) és az álolaszsáska (Paracaloptenus caloptenoides). A rövid füvű legelők, kaszálók ritkuló faja az ürge (Spermophilus citellus). A fedett karszt mocsárrétjeinek és láprétjeinek jellegzetessége a vérfű hangyaboglárka (Maculinea teleius) és a nagy tűzlepke (Lycaena dispar). Madarak közül az elsősorban a Bódva-völgy mocsárrétjein élő haris (Crex crex) emelendő ki.
Az Aggteleki-karszt felszíni vizekben meglehetősen szegény. A vízfolyások kiemelendő fajai a tiszai ingola (Eudontomyzon danfordi) és a Petényi márna (Barbus meridionalis), forrásokban pedig a tornai patakcsiga (Sadleriana pannonica).
Az Aggteleki Nemzeti Park területén eddig kimutatott védett vagy fokozottan állatfajok listáját az alábbi linkre kattintva tekintheti meg:
