上海野生动物园拥有来自国内外的珍稀野生动物200余种，上万余只。具体动物种类包括：
哺乳动物：
大熊猫、金丝猴、金毛羚牛、朱鹮、亚洲独角犀、白犀牛、猎豹、长颈鹿、斑马、羚羊、老虎、狮子、猴子、东北虎、华南虎、大象、黑熊、袋鼠、草泥马（河马）、白虎、狼、马来熊等。
鸟类：
鹦鹉、孔雀、鸽子、老鹰、火烈鸟等。
爬行动物：
蛇、乌龟、蟒蛇等。
昆虫、两栖动物和无脊椎动物：
虽然具体种类未详细列出，但动物园提供了解和保护野生动物的教育资源，可能包括各种昆虫、两栖动物和无脊椎动物。
其他：
野骆驼、野牦牛等食草动物。
上海野生动物园分为放养区和圈养区，放养区除了野兽，还有悠闲觅食的野骆驼、野牦牛、羚羊等食草动物。游客可以步行参观圈养的大熊猫、长颈鹿、白虎等，也可以乘坐游览车近距离观赏大型野生动物。