Среди горных систем Центральной Азии Сырдарьинский Каратау является одним из центров высокого  эндемизма. Представители многих видов животных  являются обитателями этого региона, которая обширна и богата своей природой . Хребет Каратау – один из древнейших и красивых природных ландшафтов. Этот регион богат археологическими и этнографическими памятниками. Флора и фауна заповедника богата своим разнообразием.

Каратауский заповедник  занимает 34 300 га в центральной части горного хребта Каратау. Научно-исследовательские работы, проводимые отделом науки, мониторинга и информации, при непосредственном участии в мониторинговых наблюдениях  госинспекторов отдела охраны, позволили выявить на территории Каратауского заповедника 21 видов млекопитающих, занесены три вида: каратауский архар, индийский дикобраз и каменная куница.

Каратауский архар (Ovis ammon nigrimontana),  подвид архара, млекопитающее семейства полорогих отряда парнокопытных. Масса самцов составляет 70 кг. Длина рогов достигает 70 — 71,5 см. Окраска тела серо-бурая. Живут стадами, держатся на открытых пространствах горных плато. Питаются травянистыми растениями. У самцов большая голова и свернутые в трубку бараньи рога, а у самок телосложение компактное, рога тонкие, короткие, слегка загнутые назад.  Архары обитают в местах с богатой травянистой растительностью и где нет факторов беспокойства. Питание – кустарники и травянистые растения. В октябре-ноябре начинается сезон гона, беременность проходит 160-165 дней, а в конце марта начинает рождение детенышей. Основные места для рождения детенышей являются горные ущелья и овраги. Вес новорожденных ягнят 4,5 кг.

Каменная куница (Martes Foina) - барабанная перепонка плоская, округлая, кончик треугольный. Цвет тела темно-коричневый. Горло у него белое. Гнездо он устраивает между каменными полостями и расщелинами, между дуплами и корнями деревьев и живет постоянно. Пища — мелкие млекопитающие и птицы, насекомые и травянистые растения (например, плоды боярышника, яблони). Активность этого животного преимущественно наблюдается вечером или ночью, зимой оно активно днем.

Индийский диккобраз (Hystrix indica). Самый крупный среди грызунов. Тело покрыто волосками и чешуей, их длина около 30 см. Передняя часть тела покрыта мехом, а бока и спина покрыты перьями. В основном населяет каменистые склоны и густые кустарники в пустынных и горных районах. Днем они лежат в  пещерах длиной до 10 метров. Постоянно поселяется в обжитом местах. Дикообраз в  основном ночные животные. Он не впадает в спячку, но его активность снижается. Их основной пищей является свежие травы, мякоть растений, клубни, плоды и семена деревьев и кустарников: боярышник, шиповник, абрикос, арбуз, тыква, кукуруза также являются их любимым кормом. Зимой грызет кору кустов и корневища растений.