وضع طبيعي استان بويژه ارتفاعات ، آب و هوا و پوشش گياهي ، باعث تنوع جانوران وحشي در كوهستانه و دشتها شده است و مهمترين آنها عبارتند از : خرس قهوه اي ، گرگ، گراز ، كفتار ، روباه ، شغال ، كل ، بز ، قوچ ،آهو ،پلنگ ، خدنگ ، و انواع خزندگان .

همچنين در اين استان پرندگان مختلفي مانند : كبك ، تيهو ، و كبوتر وجود دارد كه بومي هستند و گروهي ديگر مانند :لك لك ، حواصيل ، غاز ، درنا ، مرغابي ، عقاب ، و سار سينه پشت گلي (ار مليچ ) كه مهاجرند و هر ساله به هنگام مهاجرت مدتي را در اين استان براي تخمگذاري مي گذرانند .

آبهاي استان داراي انواع ماهيهاي مختلف مانند زرد ماهي ، قزل آلا ، كپور ، رنگين كمان ، و غيره است ودر نقاطي مانند درياچه گهر و تالابهاي جنوب خرم آباد ( حومه بخش پلدختر ) و ماهي سراي بروجرد به حفظ و تكثير ماهي مشغولند ، در صورتي كه در پرورش و تكثير اين ماهيها دقت بيشتري انجام شود بخشي از مواد پروتئيني منطقه تا مين خواهد شد .

در غارهاي نزديك ده لون ( نزديك تنگ هفت ) بخش پاپي ماهيهاي كور استثنائي وجود دارد كه توسط عده اي از زيست شناسان خارجي مورد مطالعه قرار گرفته اند .