Леса и водоёмы Воронежского заповедника населены разнообразными животными. В его пределах и ближайших окрестностях зоологами отмечено 54 вида млекопитающих, 187 видов птиц, 8 видов пресмыкающихся, 8 видов земноводных и 39 видов рыб. Число видов насекомых окончательно еще не установлено, но оно очень велико. Специалисты-энтомологи насчитывают не менее 6000 видов различных насекомых. Для многих групп беспозвоночных животных видовой состав совсем не изучен либо изучен недостаточно полно.

Одна из важных особенностей животного мира заповедника состоит в обилии крупных зверей, потребляющих растительные корма, и в отсутствии крупных хищников. Здесь очень многочисленные европейские олени, обычны кабаны, лоси и бобры. А самые крупные из хищных – это барсуки и лисы. Для копытных и бобров они не опасны.

Такое соотношение характерно не только для заповедника, но и для всех соседних лесостепных областей. Оно сложилось исторически в результате длительного воздействия человека на природу. Из года в год люди преследовали одних животных и покровительствовали (вольно или невольно) другим. Животный мир постепенно, но неуклонно изменялся. За последние 200 - 300 лет в воронежской лесостепи исчезли зубры, дикие лошади, сайгаки, выдры, медведи, глухари, тетерева, рябчики, дрофы, стрепеты, перестали гнездиться лебеди и дикие гуси. Были истреблены человеком, но затем его же усилиями восстановлены европейский олень, лось и кабан. Уцелели в ничтожном количестве и только после многолетней охраны достаточно размножились выхухоль, барсук, куница, бобр и косуля (в Шиповом лесу). В восстановлении запасов ценных животных главную роль сыграли Воронежский и Хоперский заповедники, а также охотничьи заказники.

Выхухоль обитает в пределах заповедника только в старицах поймы реки Воронежа. Остальные водоемы для нее неблагоприятны. Об этом свидетельствуют безуспешные попытки вселения этого зверька в реку Усмань близ бобровой фермы.

Из пушных зверей здесь обычны лиса и куница; хорь черный, хорь светлый, норка и горностай редки. Енотовидная собака, выпущенная в 1936 году с целью акклиматизации, сначала довольно хорошо прижилась и быстро расселилась по окрестностям. Однако за последнее пятилетие численность ее заметно убавилась. Жалеть об этом нет оснований, так как “енотка” причиняет немалый урон птицам, гнездящимся на земле.

Многочислен в заповеднике барсук, давно ставший большой редкостью в черноземных областях. Во время ежегодного летнего учета отмечают около 40 жилых барсучьих “городков”. Не являются редкостью в наших дубравах и сосняках белочки.

А вот зайцы встречаются реже, хотя водится здесь два вида: беляк, свойственный лесам северных областей и Сибири, и русак – обитатель южных степей и гор Кавказа и Крыма. Совместное обитание северных (лесных) и южных (степных) видов животных в Усманском бору не редкость. Степные грызуны – крапчатый суслик, большой тушканчик, степная пеструшка и другие не так давно обитали по опушке лесного массива и изредка появлялись на полянах в глубинных его участках.

Животные, занесенные в Красную Книгу:

- насекомые: красотел пахучий, жук-олень, пчела-плотник, степная сколия, бражник “мертвая голова”, медведица-госпожа, махаон, подалирий, мнемозина;

- птицы: сокол-балобан, орел-змееяд, орел-могильник, беркут, орлан-белохвост, скопа;

- млекопитающие: русская выхухоль, гигантская вечерница.