按照中国动物地理区划，神农架属东洋界、华中区、西部山地高原亚区。通过对75种兽类、236种鸟类和63种两栖爬行类的成份分析，东洋种占优势，占总种数的64.97%。广布种其次，占总种数的17.65%。古北界种占总种数的17.38%。可发现南方和北方物种混杂现象，表现出过渡性特征。

神农架是金丝猴主要分区。金丝猴是中国特有的珍稀动物，分布于四川、陕西、甘肃的部分地区和湖北省的神农架。20世纪60年代前，神农架基本处于封闭状态，为人迹罕至的原始森林。1980年才有神农架存在金丝猴的报道。主要栖息在海拔1700—3100 米之间的针叶林和针阔叶混交林中，集中分布在保护区西片的东部区域，现有金丝猴种群1200余只。

2014年，全区户籍人口为79248人。男性人口为42292人，女性人口为36956人，男女性别比为114.4：100。全区共出生881人，出生率为11.1‰；**720人，**率为9.1‰；人口自然增长率为2.0‰，同比下降3.1个千分点。2014年，全区常住人口76700人，城镇化率为47.35%。