Taman ini mempunyai 50 spesies mamalia yang kebanyakannya terancam. Terdapat kira-kira 20 badak Sumatra di kawasan itu, turun dari sekitar 40 tahun pada tahun 1990-an. Jumlah gajah Sumatra di taman itu dianggarkan menjadi 180 pada tahun 2005. Populasi harimau Sumatran telah menurun daripada 36-40 pada tahun 2000 menjadi kurang daripada 30. Mamalia lain di taman ini ialah tapir Malaya, lubang Sumatran (Cuon alpinus sumatrensis) dan siamang (Hylobates syndactylus syndactylus).