A RPPN Estação Veracel abriga uma rica fauna de vertebrados e ainda detém grande parte da biodiversidade original, apesar do intenso desmatamento ocorrido na região. Até o momento já foram catalogados 445 espécies de vertebrados, sendo 37 que estão ameaçados de extinção e 54 endêmicos da Mata Atlântica.

Na região já foram vistos grandes mamíferos como a onça-parda (Panthera onça), a jaguatirica (Leopardus pardalis), o veado-mateiro (Mazama americana) e a anta (Tapirus terrestris). Aves como a harpia (Harpia harpyja), maior ave de rapina das Américas, o macuco (Tinamus solitarius) e o papagaio chauá (Amazona rhodocorytha), espécie ameaçada de extinção também já foram avistadas na Estação, que abriga ainda um grande número de espécies de répteis, anfíbios e invertebrados.

Entre as espécies identificadas há várias de interesse para a conservação, como espécies raras, ameaçadas, endêmicas ou até mesmo novas para a ciência.