A Cagayan-völgy a Philippinékon több, máshol nem előforduló állatfaj otthona. Kiemelkedő példák:
- Philippín sas (Pithecophaga jefferyi): A nemzeti madár, az erdőkben él.
- Cagayan kék légykapó (Cyornis sanfordi): Lenyűgöző madár a Cagayan és a közeli provinciák erdőiben.
- Északi Luzon-felhő rágcsáló (Crateromys schadenbergi): Egyedi rágcsáló, puha, sűrű szőrrel és nagy szemmel.
- Luzon vérszívével galamb (Gallicolumba luzonica): A mellkasén vörös tövisek, mint egy vérző szív.
- Luzon tarictic kalauz (Penelopides manillae): Nagy, színes kalauz az erdőkben.
További endemikus hüllők, amphibiók, rovarok és tengeri élővilág is él a régióban, újabb fajok felfedezése várható a tudományos kutatások folytatásával.