ПП „Шуменско плато“ се обитава от 345 вида безгръбначни и над 240 вида гръбначни животни. За съжаление близостта на гр. Шумен и голямата посещаемост на парка са причина за чувствителното обедняване на фауната. Към изчезналите видове се причисляват урсиниевата усойница и египетският лешояд. След 1980 г. няма данни и за присъствието на малкия креслив орел, осояда, пъстрия пор и добруджанския хомяк. Към защитени от закона животински видове спадат добруджански хомяк, пъстър пор, голям ястреб, малък креслив орел, черен кълвач, бухал, смок мишкар, урсиниева усойница и др.
Безгръбначни
Пироден парк „Шуменско плато” принадлежи към Дунавския район на Северната зоогеографска област. Характеризира се със забележимо присъствие на видове от Палеарктичноевросибирския комплекс. От разгледаните групи безгръбначни животни в Природния парк и околностите му са намерени 345 вида, които принадлежат към 3 типа, 6 класа, 20 разреда и 86 семейства. Установени са 25 вида мекотели, спадащи към 9 семейства и 3 разреда на подкласовете Prosobranchia и Pulmonata. Класовете пиявици, ракообразни, паякообразни и многоножки са представени частично и твърде скромно, с не повече от 5-10% от възможния видов състав на разглежданите таксони. На територията на ПП са установени около 285 вида пеперуди, като 11 от тях имат консервационно значение.
Земноводни и влечуги
На територията на Природния парк е установено наличието на 28 вида земноводни и влечуги. От класа на земноводни територията на парка обитават жабата дървесница, горска дългокрака жаба, дъждовник, чиято жълто черна окраска го прави трудно забележим сред опадалата шума. От клас влечуги представители, обитаващи парка са кримски гущер, горски гущер и зелен гущер, пепелянка, смок-мишкар, както и видове със световно значение, каквито са шипоопашата и шипобедрена костенурка, и др.
Орнитофауна
Класът на птици е най-широко застъпената група в парка. Тук се наблюдават видове, обитаващи горски и открити места. Установено е наличието на 152 вида птици. Срещат се голям синигер, червеногръдка , чинка, кос и поен дрозд. През зимните месеци в по-ниските части се събират горски зидарки, планински чинки, сойки и др. В източната част на природния парк, в района на паметник „Създатели на Българската държава“ през лятото се наблюдава една от най-северните колонии на скалната лястовица. А над горските масиви и скалните венци се вият обикновени мишелови и големи ястреби. Паркът се обитава от някои редки птици като полубеловрата мухоловка и жалобен синигер, които в Европа се срещат само на Балканския полуостров. Рядък вид е и черният кълвач.
Прилепи
За територията на ПП „Шуменско плато“ са установени 20 вида прилепи. Всички прилепи са включени в Приложение 2 и 3 на Закона за биологичното разнообразие, както и в различни приложения на Бернската конвенция. Те са и обект на опазване съгласно Споразумение за опазване на популациите на европейските видове прилепи.
Едри бозайници
Клас Бозайници е представен от видове като таралеж, язовец, белка, лисица, благороден елен, сърна, дива свиня, гризачи и др. Установено е наличието на 20 вида прилепи, обитаващи многобройните скални ниши, пещери и горски масиви.