天山野生动物园有６９种１１４７只动物，其中主要有高山草食动物６种１４５只、荒漠草食动物９种１６８只、鸟类４５种２７５只、１５只虎、１５只狮子、１４只豹、２１只狼、２３只熊、２００只猴、２只白虎等。为保障肉食动物能有充足食物，天山野生动物园还饲养了１６００只羊、２０００只鸡、１０００只兔子。新疆天山野生动物园所处的地理位置内野生动物众多，其中国家一级保护动物：雪豹、北山羊、盘羊、普氏野马、黑鹳和大鸨；二级保护动物有棕熊、马鹿、灰鹤等。园区内主要放养以新疆荒漠动物为主的野生动物６２种，共计上万余头只。
天山野生动物园展馆有虎馆、狮馆、豹馆、熊馆、猴岛、白虎馆、大象馆、河马馆、长颈鹿馆、斑马馆、猩猩馆、科普馆、旅游商店、儿童乐园、旅游宾馆等。