В парке водятся почти 60 видов млекопитающих, в том числе редкие:
волк, рысь и медведь гризли. Среди больших млекопитающих встречаются также американский бизон, чёрный медведь, олень вапити, лось, чернохвостый олень, снежная коза, вилорог, толсторог и пума.
В парке и окрестностях живут, по оценкам, 600 медведей гризли, причем около половины из них в парке. Поголовье вапити составляет примерно 30 тысяч. К редким видам из больших млекопитающих относятся пума и росомаха. В 2003 были замечены следы рыси, но саму рысь увидеть с 1998 года не удавалось.
В парке водятся 18 видов рыб, в том числе йеллоустонский лосось, 6 видов рептилий, 4 вида амфибий и 311 видов птиц. Почти все виды птиц гнездятся в парке.