En estos bosques habita una gran variedad de mamíferos: tigrillos, cabeza de mate, dantas, armadillos, pecarí de collar, pecaríes, osos hormigueros, zorros de agua, raposas lanudas.
Cuyabeno es hogar de 10 clases de primates. Entre los más representativos podemos mencionar al leoncillo o también conocido como mono de bolsillo, el más pequeño del mundo, el de paredes negras o amarillas, un nuevo récord para la fauna del Ecuador. También se encuentran: chorongos, monos aulladores, varices que se asocian en grupos de hasta 100 individuos.También existen mamíferos acuáticos como el delfín rosado, la nutria gigante y el manatí. El complejo lacustre de Lagartococha es el único sitio en Ecuador donde aún se pueden observar poblaciones de manatíes.