Kluane offre un habitat de choix à de nombreuses espèces fauniques et particulièrement au mouflon de Dall, le gros mammifère le plus abondant du parc. On peut souvent le voir brouter sur les pentes balayées par le vent du Thechàl Dhâl' (la montagne Sheep), au printemps, à l'automne et en hiver.

 Le mouflon de Dall du Thechàl Dhâl'

Des chèvres de montagne escaladent les falaises et les corniches rocheuses dans le sud, alors qu'une petite harde de caribous s'aventure parfois près de la rivière Duke. Kluane abrite également la plus grosse sous-espèce d'orignal d'Amérique du Nord.

Ours grizzli Ursus arctos

Des populations de grizzlis se déplacent entre les prés alpins et les vallées, au rythme des saisons. Les ours noirs, qui préfèrent les régions boisées, sont également répandus à Kluane. Kluane abrite en outre une population nomade de loups et une variété de mammifères plus petits : carcajou, rat musqué, vison, marmotte, renard roux, lynx, loutre, coyote, castor, lièvre d'Amérique et spermophile arctique.