哺乳類
曾文水庫調查發現17科32種哺乳動物，包括8種的保育類，分別是屬於第二級珍貴稀有野生動物臺灣野山羊、臺灣水鹿、穿山甲、麝香貓和食蟹獴及第三級其他應予保育野生動物臺灣山羌、臺灣獼猴和白鼻心。特有種方面共記錄到臺灣野山羊、臺灣獼猴、臺灣刺鼠、臺灣長尾麝鼩、臺灣大蹄鼻蝠、臺灣小蹄鼻蝠和黃頸蝠7種，特有亞種則有臺灣山羌、臺灣水鹿、臺灣梅花鹿、臺灣野豬、穿山甲、鼬獾、麝香貓、白鼻心、食蟹獴、臺灣野兔、赤腹松鼠、白面鼯鼠、大赤鼯鼠、臺灣鼴鼠、臺灣葉鼻蝠和堀川氏棕蝠16種。曾文水庫庫區應無野生的臺灣水鹿和臺灣梅花鹿分布，根據訪談當地居民的結果，這兩種鹿科動物來源包括民眾及廟宇信徒棄養、放養和放生的鹿隻，以及八八水災養殖籠舍被沖毀後逃逸的個體。
穿越線調查發現最優勢的哺乳動物為臺灣獼猴及赤腹松鼠；紅外線自動相機調查到出現頻率最高的種類依序為臺灣山羌、鼬獾、臺灣刺鼠、白鼻心、臺灣獼猴、食蟹獴和赤腹松鼠等。蝙蝠調查有目擊到大量的臺灣葉鼻蝠活動，音頻偵測結果則以鼠耳蝠屬、家蝠屬及堀川氏棕蝠記錄最豐。
庫區哺乳類相豐富，大部分臺灣中低海拔的中型和大型哺乳動物種類在庫區都有發現紀錄，保育類亦多，其中又以穿山甲、麝香貓、食蟹獴和臺灣山羌為應優先關注的種類。稀有的穿山甲出現頻率雖低，但其在庫區的分布較廣，庫區西側應有穩定的族群；麝香貓較穿山甲更為難見，大埔的紀錄鄰近人為活動頻繁的區域，需要繼續觀察。臺灣山羌和食蟹獴為分布廣且族群穩定的保育類，均為日間可見到的種類，後續環境教育與經營管理上有其重要性。部份森林性中大型哺乳動物僅在庫區西側的E區和G區以及東側距水庫較遠的H區有紀錄，如臺灣野山羊和臺灣野豬，這類中大型哺乳動物主要依賴大面積、低干擾的森林環境，可能因此在人為活動較頻繁的區域不易發現。
目 | 科 | 學名 | 中文名 | 保育類 | 特有種 |
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偶蹄目 | 牛科 | Capricornis swinhoei | 臺灣野山羊 | II | ◎ |
偶蹄目 | 鹿科 | Muntiacus reevesi micrurus | 臺灣山羌 | III | ○ |
偶蹄目 | 鹿科 | Rusa unicolor swinhoei | 臺灣水鹿 | II | ○ |
偶蹄目 | 鹿科 | Cervus nippon | 臺灣梅花鹿 |
| ○ |
偶蹄目 | 豬科 | Sus scrofa taivanus | 臺灣野豬 |
| ○ |
鱗甲目 | 穿山甲科 | Manis pentadactyla pentadactyla | 穿山甲 | II | ○ |
靈長目 | 獼猴科 | Macaca cyclopis | 台灣獼猴 | III | ◎ |
食肉目 | 貂科 | Melogale moschata subaurantiaca | 鼬獾 |
| ○ |
食肉目 | 靈貓科 | Viverricula indica | 麝香貓 | II | ○ |
食肉目 | 靈貓科 | Paguma larvata | 白鼻心 | III | ○ |
食肉目 | 蒙科 | Herpestes urva formosanus | 食蟹獴 | II | ○ |
兔形目 | 兔科 | Lepus sinensis | 台灣野兔 |
| ○ |
囓齒目 | 鼠科 | Bandicota indica | 鬼鼠 |
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囓齒目 | 鼠科 | Niviventer coninga | 刺鼠 |
| ◎ |
囓齒目 | 鼠科 | Rattus losea | 小黃腹鼠 |
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囓齒目 | 松鼠科 | Callosciurus erythraeus thaiwanensis | 赤腹松鼠 |
| ○ |
囓齒目 | 松鼠科 | Petaurista alborufus lena | 白面鼯鼠 |
| ○ |
囓齒目 | 松鼠科 | Petaurista philippensis grandis | 大赤鼯鼠 |
| ○ |
食蟲目 | 尖鼠科 | Crocidura tadae | 臺灣長尾麝鼩 |
| ◎ |
食蟲目 | 尖鼠科 |
| 鼩鼱 |
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食蟲目 | 鼴鼠科 | Mogera insularis insularis | 臺灣鼴鼠 |
| ○ |
翼手目 | 葉鼻蝠科 | Hipposideros armiger terasensis | 台灣葉鼻蝠 |
| ○ |
翼手目 | 皺鼻蝠科 | Tadarida insignis | 東亞游離尾蝠 |
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翼手目 | 蹄鼻蝠科 | Rhinolophus formosae | 臺灣大蹄鼻蝠 |
| ◎ |
翼手目 | 蹄鼻蝠科 | Rhinolophus monoceros | 小蹄鼻蝠 |
| ◎ |
翼手目 | 蝙蝠科 | Arielulus torquatus | 黃頸蝠 |
| ◎ |
翼手目 | 蝙蝠科 | Eptesicus serotinus horikawai | 崛川氏棕蝠 |
| ○ |
翼手目 | 蝙蝠科 | Miniopterus schreibersii fuliginosus | 東亞摺翅蝠 |
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翼手目 | 蝙蝠科 | Murina sp. | 管鼻蝠屬 |
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翼手目 | 蝙蝠科 | Myotis sp. | 鼠耳蝠屬 |
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翼手目 | 蝙蝠科 | Nyctalus velutinus | 絨山蝠 |
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翼手目 | 蝙蝠科 | Pipistrellus sp. | 家蝠屬 |
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