武陵地區動物種類繁多，除了大家耳熟能詳的臺灣櫻花鉤吻鮭、高山鏟頷魚等魚類資源外，歷年共記錄高達137種的鳥類，還有哺乳類、兩生爬蟲類和為數甚多的昆蟲，構成一個生態多樣豐富的繽紛世界。
稀有的國寶魚「臺灣櫻花鉤吻鮭」是世界少見的陸封型鮭魚，也是其同類分布的最南限，更是武陵地區最具代表性的動物資源。七家灣溪裡的魚類，尚有在陽光灑落時閃亮著背鰭，俗稱「苦花」的高山鏟頷魚，還有臺灣櫻口鰍及川蝦虎等。
武陵地區體型最大的哺乳動物有臺灣獼猴、臺灣野豬、山羌。這三種動物都能習慣生活在各類的棲地，無論是森林、河谷的沖積草地，或是有農業活動的果園、菜園，都可不時見到牠們的身影。日間活動的哺乳動物種類很少，只有臺灣獼猴、赤腹松鼠、條紋松鼠。其它的種類有些是只在夜晚活動，像是飛鼠、蝙蝠、囓齒目的鼠類；有些是在清晨和傍晚最活躍，像是山羌、臺灣野豬。
武陵地區特有種鳥類共記錄到23種，佔本島特有鳥類85%左右，單就特有種而言，本區是臺灣精華所在。還有些伴隨七家灣溪溪流生態共生的溪鳥，如紫嘯鶇、小剪尾、翠鳥、白鶺鴒等；另有些則隨季節更迭忽隱忽現，如號稱「水中蛟龍」，鳥類中唯一能潛水的河烏；石頭上的舞孃－鉛色水鶇；身長可達55公分，體重達2.6公斤，臺灣最大的貓頭鷹，也是最慓悍的溪鳥－黃魚鴞。七家灣溪迎賓橋下及觀魚台，偶而可見鴛鴦的蹤跡。
武陵地區數目最多的兩生類是青蛙和蟾蜍，青蛙主要為梭德氏赤蛙、斯文豪氏赤蛙、莫氏樹蛙，蟾蜍為盤古蟾蜍。在武陵地區很少見到爬蟲類，一來是種類和數量都少，二來是一年中有半年都太冷。多數在武陵可見的爬蟲類，像是麗紋石龍子、短肢攀蜥、過山刀、王錦蛇（臭青公）、臺灣赤煉蛇、玉斑錦蛇（高砂蛇）等，都是日間在武陵可見的爬蟲類。紅斑蛇常在夜間見到，也是武陵地區數量最多的蛇，牠們可以毫不遲疑地吞下皮膚有毒的蟾蜍。
武陵地區水、陸生昆蟲資源十分豐富，其中最容易吸引大家注意的就是鱗翅目昆蟲（蝶、蛾類），除了夏季常見的如大紅紋鳳蝶、曙鳳蝶、烏鴉鳳蝶、雙環鳳蝶等大型鳳蝶翩翩飛舞外，夜間還有觀察星象以外的主角，如許多漂亮的蛾類，如長尾水青蛾、綠目天蠶蛾等。另如甲蟲、蜜蜂、蟬還有在秋冬夜晚山溝澗旁出現的螢火蟲，如山窗螢、雪螢等昆蟲都共同為武陵的繽紛世界添加不少生機盎然情趣。