Богат животный мир заповедника «Шульган-Таш», здесь отмечено обитание 61 вида млекопитающих, 29 видов рыб, 5 – земноводных, 6 – пресмыкающихся, 204 – птиц. Беспозвоночных выявлено около 2000 видов, из них бабочек –48, жуков – 542.
В Красную книгу Российской Федерации занесен 31 вид животных, в Красную книгу Башкортостана – 56 видов.
Здесь встречаются все типичные лесные виды средней полосы России.
Инвентаризация состава беспозвоночных продолжается. Кроме широкоареальных лесных животных, здесь обитают представители европейской, средиземноморской, китайской фауны. К акклиматизированным зверям относятся американская норка и ондатра. В 1970-1990-х годах отмечена естественная реакклиматизация кабана и бобра, исчезнувших здесь в начале прошлого столетия. 
Роющая деятельность кабана не может не оказывать своего влияния на процессы почвообразования в лесах с произрастанием дуба – в иные годы почва здесь на многие сотни гектаров «перепахана» им в поисках желудей. Сырты, пологие остепненные склоны также обследуются кабаном в поисках луковиц эфемероидов. Число поселений бобра неуклонно нарастает, его плотины вызывают заболачивание берегов малых рек заповедника и негативно влияют на воспроизводство ручьевой форели и хариуса.
Интересно, что именно на территории заповедника «Шульган-Таш» необычно велика плотность обитания бурого медведя.
Наиболее значимым представителем энтомофауны заповедника является бурзянская бортевая пчела – аборигенная популяция подвида среднерусской (тёмно-лесной) медоносной пчелы. Генофонд «бурзянки» уже шесть десятилетий сохраняется в заповеднике в условиях дикого обитания бортевого пчеловодства, и племенных пасек.