Asvejos regioniniame parke galima sutikti beveik visas Lietuvos miškų žinduolių  rūšis- stirnas, briedžius, elnius, šernus. Gausu ir smulkesnių žinduolių. Parko ežeruose arba šalia jų gyvena ūdros, bebrai, kanadinės audinės, ondatros, vandeniniai pelenai, kirstukai. Sutinkama 10 šikšnosparnių rūšių  įrašytų į Lietuvos raudonąją knygą ir Europos sąjungos buveinių direktyvą: kūdrinis, branto, vandeninis pelėausiai, šikšniukas nykštukas, šikšniukas mažylis, vėlyvasis ir  šiaurinis šikšniai, natuzijaus šikšniukas, rudasis ir mažasis nakvišos.

Margas parko ežerų ir upelių žuvų pasaulis: čia gyvena lydekos, ešeriai, lynai, karšiai, unguriai, karosai. Gausu ir mažai vertingų žuvų: aukšlių, plakių, pūgžlių. Asvejos ir Baluošų ežeruose sutinkamos seliavos bei ledynmečio reliktas – ežerinė stintelė. Asvejos ežere gyvena iš Platelių introdukuoti sykai.
Parke peri daug retų paukščių rūšių: erelis žuvininkas, juodasis peslys, lėlys, kurtinys, švygžda, tetervinai, žalvarnis, juodasis gandras ir kiti reti paukščiai. Purvino ir kitose pelkėse lizdus suka gervės. Maitintis užklysta jūrinis erelis.