Le parc national de Kaziranga abrite 35 grands mammifères. Cela inclut 15 mammifères sous la plus haute protection en Inde. Le rhinocéros unicorne, le tigre royal du Bengale, l'éléphant d'Asie, le buffle d'eau sauvage et le cerf des marais sont collectivement connus sous le nom de "Big Five" de Kaziranga. On y trouve également des gaurs, des paresseux, des léopards, des sangliers et plusieurs espèces de cerfs. Parmi les petits mammifères, on trouve le rare lièvre hispide, la mangouste, la civette, le pangolin et le blaireau. Le parc abrite également plusieurs primates. Parmi ceux-ci, on trouve des macaques, des lutungs, des loris lents du Bengale et le seul singe de l'Inde, le gibbon hoolock. Les rivières de Kaziranga abritent le dauphin du Gange, une espèce menacée.
Plus de 490 espèces d'oiseaux vivent à Kaziranga, dont 24 espèces menacées au niveau mondial. Le parc est connu pour ses colonies de nidification de pélicans à bec tacheté et d'adjuvants. Les oiseaux aquatiques qui se reproduisent ou passent par Kaziranga comprennent plusieurs espèces rares d'oies (oie naine) et de canards (fuligule milouinan, fuligule de Baer). Parmi les autres oiseaux fluviaux rares, citons les martins-pêcheurs, les hérons, les jarrets et les sternes. Les rapaces comprennent le rare aigle impérial de l'Est, d'autres aigles et la crécerellette.
Deux des plus grands serpents du monde, le python réticulé et le python des rochers, sont communs à l'intérieur du parc. Le parc abrite également le cobra royal, le cobra indien, la vipère de Russell et le krait commun. Quinze espèces de tortues vivent à Kaziranga. 42 espèces de poissons sont présentes dans la région de Kaziranga, dont l'inhabituel poisson-globe ocellé.