Der Artenbericht listet alle bisher erfassten Lebewesen im Nationalpark auf: Von der 40 m hohen Buche bis zum 1 mm kleinen Käfer, von der bekannten - aber leider kaum zu sehenden - Wildkatze bis zur Pilzmücke, die nur dem Spezialisten vertraut ist. Bei den Wirbeltieren sind 48 Säugetierarten nachgewiesen, darunter die Wildkatze und allein 15 Fledermausarten, 189 Vogel-, 13 Amphibien- und 5 Reptilienarten. Bedeutend größere Zahlen erreichen die Insekten. Unter anderem sind 800 Schmetterlings- und mehr als 1.200 Zweiflüglerarten (Fliegen und Mücken) festgestellt worden. Eine sehr große Gruppe stellen mit derzeit 2.082 Arten die Käfer dar, fast ein Drittel aller Käferarten Deutschlands! 521 davon sind holzbewohnende Käfer, die auf den Nationalpark mit seinen alten Bäumen und seinem Totholzreichtum zum Überleben angewiesen sind. Insgesamt 500 gefährdete Käferarten, 26 Neufunde und 40 Wiederfunde für Thüringen unterstreichen den Wert des Hainich und seiner Wälder. 22 Arten sind in Thüringen nur aus dem Hainich bekannt. Auch vier "Urwaldreliktarten" kommen aktuell vor, darunter eine Art, die in Deutschland als ausgestorben galt und hier wiederentdeckt wurde. Das mittlerweile umfangreiche Untersuchungsmaterial bei den Käfern wird derzeit für einen wissenschaftlichen Band zusammengestellt.
Eine große Gruppe stellen auch die Pilze dar. Pilze sind äußerst bemerkenswerte Lebensformen, die neben Pflanzen und Tieren eine eigene Organismengruppe bilden. Im Kreislauf der Natur spielen Pilze im Wald durch ihre holzabbauende Tätigkeit eine zentrale Rolle. Sehr selten sind Pilzarten geworden, welche auf dickes Totholz angewiesen sind, ein Lebensraum, der im Hainich aufgrund der fehlenden Nutzung ("Natur Natur sein lassen") immer bedeutender werden wird. Gegenwärtig sind in Thüringen etwas 3.500 Großpilzarten bekannt, von denen im Hainich bisher rund 1.650 Arten nachgewiesen sind.
Immer wieder werden im Hainich Arten gefunden, die als ausgestorben galten oder bisher in Thüringen oder gar in Deutschland unbekannt waren. Dies unterstreicht, wie wichtig der Nationalpark mit seinen Laubwäldern für die Erhaltung der Artenvielfalt ist und welch großen Beitrag er gerade im Internationalen Jahr der Biodiversität leistet.