En raison de la grande variété d’écosystèmes et d’habitats, l’Arche de Chilcotin abrite 11 des 29 espèces de gros gibier d’Amérique du Nord, comme la chèvre de montagne, le mouflon de Californie, l’élan canadien, l’élan des Rocheuses, le grizzly et l’ours noir, le cerf mulet, le cerf de Virginie et le cerf à queue noire, le caribou des bois et le couguar. Mais à part ces 11 espèces, il y en a beaucoup d’autres qui vivent dans ces montagnes, des grands aux petits mammifères, des rongeurs comme le tamia, la marmotte et le castor aux félins comme le lynx et le lynx roux, en passant par le loup et le coyote.
