Fauna sisavaca zastupljena je sa šesnaest zabilježenih porodica, od kojih je najbrojnija Vespertilionidae iz reda šišmiša (Chiroptera).
Dvije su vrste koje se unutar granica Parka pojavljuju povremeno: divokoza (Rupicapra rupicapra) i srna (Capreolus capreolus).
Natura ciljnih vrsta ukupno je deset: vidra (Lutra lutra) i devet vrsta šišmiša, od kojih status osjetljivih (VU) imaju tri vrste: južni potkovnjak (Rhinolophus euryale), Blazijev potkovnjak (Rhinolophus blasii) i velikouhi šišmiš (Myotis bechsteinii), dok status ugrožene (EN) imaju dvije vrste: dugokrili pršnjak (Minopterus schreibersii) i dugonogi šišmiš (Myotis capaccinii). Špilja Miljacka II najveća je poznata kolonija u Europi, s oko sedam tisuća jedinki. Uz dugonogog šišmiša, u njoj živi još pet vrsta.
Prisutnost vidre evidentirana je duž cijelog toka, a brojnost populacije za sada je nepoznata. Od ostalih sisavaca valja naglasiti i dvije strogo zaštićene vrste: vuka (Canis lupus) i divlju mačku (Felis silvestris), koja najčešće obitava u šumskim zajednicama hrasta medunca i bijelog graba.
