В сравнительно недавнем прошлом, когда леса Бурабая были значительно больше, водоемы обильнее и человек реже населял территорию нынешнего заповедника, животный мир его был еще богаче. В густых лесах тогда водился такой крупный зверь как бурый медведь, встречались росомаха и рысь. Рысь еще не так давно обитала в глухих местах лесов Синюхи, последний же медведь был убит в 1915 году. 

Вблизи озер и на их дне неоднократно находили кости крупных парнокопытных – лося и марала. По словам старожилов, лоси и маралы, обитавшие в окрестностях Карасьего, Большого и Малого Чебачьих озер, исчезли больше ста лет тому назад. Еще в довоенное время одна из гранитных возвышенностей тогда еще Золотоборской лесной дачи носило название «Маральей сопки».

Название озера Теке-куль указывало на обитание в районе Бурабая красавца таутеке, известного среди зоологов как сибирский козерог. Это подтверждается и археологическими находками: так в районе Бурабая в 1936 году, по сообщению П.Л. Драверта, был найден бронзовый нож с изображением таутеке.

В более отдаленные времена в степях около Бурабая можно было видеть стада резвых куланов, а по небольшой речке Колшакты находили кости бобров.

В 1940-х годах единственным крупным представителем млекопитающих в Бурабае была сибирская косуля. Из крупных хищников обычным явлением были волки. Последние, кстати сказать, наносили большой ущерб хозяйству заповедника. Излюбленными местами обитания волков были болота Каржау, примыкающие к озеру Балпаш, и район Лысой сопки. В этих глухих местах они выводили своих детенышей, отсюда совершали набеги на стада курорта.

В лесах обычен был барсук.

В степной и лесостепной частях заповедника обитали лисицы, корсаки, хорьки и зайцы - русак и беляк.

Если в 1935 году в районе заповедника сложно было отыскать зайца-русака, то несколько лет спустя его бытие здесь уже никого не смущало. В степях вокруг Бурабая обитало много мелких грызунов - тушканчики, слепыши, мышь малютка, полевки, хомяки. Около озера Зиба, на северо- восток от Синюхи, и близ Ураз-Булака в степи, нередки были колонии сурков. В тростниковых озерах весьма обыкновенна была водяная крыса. У подножья сопок, под каменными плитами обитал ушастый еж. В лесах из мелких грызунов обычны были рыжая и лесная полевки и полевка экономка. В расщелинах Окжетпеса и многих других сопок обитали летучие мыши. Тихими летними вечерами они бесшумно проносились по опушкам лесов и над озерами в погоне за добычей.

В заповеднике предпринимали меры к обогащению мира четвероногих новыми видами и к восстановлению прежде обитавших.  В 1938 году в заповеднике было выпущено свыше 300 штук белки-телеутки, которая освоилась и начала размножаться в лесах Бурабая.

На очереди стояло разведение марала, для которого в Бурабае были подходящие условия обитания - обильная пища, гористая местность и хорошие водоемы.

Более разнообразен, чем мир четвероногих, был мир пернатых Бурабая. По данным Карагандинской зоологической экспедиции 1932 года, впоследствии проверенным и дополненным зоологическим отделом заповедника, в Бурабае и его окрестностях обитало свыше 150 видов птиц. Прежде всего обращало на себя внимание пернатое население естественных водоемов. Над многочисленными озерами Борового то и дело проносились обыкновенная мартышка, серебристая чайка, лесная крачка. Изредка можно было видеть гостью с Кургальджина красавицу чеграву. На тихих плесах озер заповедника и в береговых камышах встречалась чернозобая гагара. Ее особенно много водилось на Большом Чебачьем озере. На таких озерах, как Айналма, Дюнгулек и других, стаями встречаются представители из отряда гагаровых. Из них гнездились в камышах этих озер поганка большая, поганка красношеяя, поганка черношеяя.

Из представителей отряда цаплевых, обитавших в лесной и степной частях заповедника, встречалось немного пород - аист черный, серая цапля и выпь большая. Серую цаплю в тихие безветренные дни можно было увидеть на берегах озер и в мелких заливах терпеливо поджидавшей добычу. Гулкий крик «водяного быка» - выпи – был слышен вечерами в тростниках озер Большого Чебачьего и Джайнака.

Из уток в Боровом обычны были гоголь, хохлатая чернь, нырок, кряква, серая утка, шилохвост и два вида чирков - свистунок и трескунок. Около мелких озер в расщелинах скал гнездились белая и красная атайки. Эти крупные птицы очень оживляли озера и придавали им своеобразную красоту. Не так давно на озерах заповедника часто встречался серый гусь и казарка белолобая, но теперь они сравнительно редки, появлялись пролетом и держались обычно на отдаленных от людских поселений озерах. Изредка серый гусь гнездился в камышовых озерах степной зоны заповедника.

В озерах лесной части гранитного массива Кокшетау недавно еще гнездовали лебеди. Два озера, где их было особенно много, носили название Лебяжьего и Лебединого. Теперь единичные экземпляры лебедя - кликуна встречаются лишь на отдаленных озерах в степной части заповедника. В 1939 году было выпущено несколько лебедей на одно из лесных озер заповедника.

По песчаным берегам озер Каракуль, Текекуль, Большого и Малого Чебачьих и других встречались разнообразные мелкие птицы из отряда куликов - Зуек малый, чибис, единично-степная теркушка, перевозчик, черныш. Многие из представителей этого отряда - кроншнеп, камнешарка, веретенник большой, поручейник, турухтан, кулик-воробей, песочник морской, чернозобик и другие - встречались на перелете в степной части заповедника по берегам озер.

Каждую осень чистые озера Бурабая покрывались черными пятнами огромных стай местной и перелетной водоплавающей птицы. С каждым годом ее становилось все больше и больше.

В лесах Бурабая довольно распространены были сибирская горлица, сизый голубь, клинтух. Обычен был тетерев-косач. До организации заповедника количество косача заметно падало, но с 1940-х годов они с каждым годом стали увеличиваться. На весенние токовища косачи собирались подчас стаями до 100 штук.

В сухих каменных борах и по окраинам лесов нередка была белая куропатка. В березовой лесостепи в небольшом количестве встречалась и серая куропатка.

Еще в начале этого столетия водился в лесах Борового и глухарь, совершенно истребленный позднее браконьерами. Предполагалось снова ввести его в орнитофауну Борового.

Достаточно разнообразен и мир пернатых хищников. В самых неприступных местах бурабаевских лесов гнездился огромный беркут, крупнейший представитель подсемейства орлов. Нередко можно было видеть, как из глубины лесов вылетал на охоту в степь орел-могильник. В березовой лесостепи и степи гнездился и кормился большой подорлик. Часто встречался черный коршун, кобчик и пустельга. Обычны были сарыч, чеглок и ястреба - тетеревятник и перепелятник. В камышовых озерах Джайнак, Косдаулет и других гнездился болотный лунь и полевой лунь.

Из подотряда совиных в лесах Бурабая встречались обыкновенная сова и филин.

В степной части заповедника жили небольшие стаи дроф, на лугах лесостепной зоны жили коростели. Из других представителей отряда пастушковых на камышовых озерах гнездилась лысуха, а в степи изредка встречался журавль.

Мелкие птицы Бурабая представлены весьма многочисленными видами.

В Бурабае обитали иволга, щегол, чиж, клест, зяблик, овсянка, обыкновенная белая и желтая трясогузки, иногда встречалась и горная. В кустарниках гнездилась горихвостка, каменка, садовый пересмешник, варакушка, три вида славок, восточный соловей и другие мелкие певчие птицы. В борах и березовых колках встречался несколько разновидностей дятлов - большой белоспинный, малый - пестрый, черный дятел - желна, козодой, симошка, вертишейка, весной можно было услышать кукушку. На лесных полянах и в лесостепи нередки были пестрые удоды, изредка можно было заметить красивую сизоворонку.

Пролетом в Бурабае бывал северный снегирь, черный жаворонок, полярный жаворонок и большие стаи пуночек. Перелетные мелкие птицы обычно держались вблизи дорог в лесной и лесостепной части.

Весьма многочисленны в Бурабае были широко известные сороки, вороны, галки, грачи, воробьи домашние и полевые, мухоловки, скворцы, ласточки городская и деревенская.

Из пресмыкающихся Бурабая необходимо отметить травяную лягушку, два вида ящериц - живородящую и обыкновенную, ужа, а вокруг озера Майбалык и в степной части заповедника - гадюку.

Количество озер на территории заповедника было немало. Однако не во всех из них водилась рыба. Наиболее богатыми рыбой были озера Боровое, Щучье, Большое и Малое Чебачьи, Котуркуль, Каракуль, Аккуль и Текекуль. Число видов рыб в озерах заповедника невелико, всего 5: чебак, окунь, язь, карась и щука. Одной из задач заповедника в 1940 году было обогащение ихтиофауны озер Борового новыми видами рыб (сиг, карп, и другие).

Насекомых в Бурабае было зарегистрировано свыше 200 видов, из них в степной зоне на озерах Косдаулет и Балпаш много комаров обычно из родов Aedes и Culex, констатирован и малярийный комар. Но в сухих сосновых борах заповедника и в парке курорта комары не очень беспокоили людей.

Мир паукообразных отличался богатством своих представителей. Самым крупным из них является тарантул, на которого, впрочем, особых жалоб не поступало.

В заливах озер можно было часто наблюдать быстрых бокоплавов и немало представителей мелких ракообразных.

Моллюсков в водоемах заповедника было найдено, по данным профессора П.Л. Драверта, около 22 видов, из них наиболее обыкновенны прудовик, несколько видов катушек, затворки, шаровик. В тенистых логах и ущельях гор им обнаружен был один вид крупного сухопутного моллюска из рода Helix.

Надо отметить, что энтомофауна заповедника даже в 1940-м была изучена далеко не полно. Особое внимание необходимо обратить на изучение биологии насекомых-вредителей леса, приносивших ущерб лесам заповедника. Работа в этом направлении должна была стать одной из ведущих тем научно-исследовательской и практической деятельности заповедника.