黃石公園以熊為象征。公園內擁有200多頭黑熊和100多頭灰熊及各種野生動物，有1萬多只大角鹿、數千只麋鹿和野牛等，至於較小的飛禽走獸，更是種類繁多，野生動物和奇妙景觀結合在一起，處處生機盎然。
在黃石國家公園內，感受更多的是大自然那無以倫比的奇美景色和人與野生動物之間的和諧關系。黃石公園野生動物很多，但是游客要特別注意，只可以遠距離地觀賞野生動物；不可以在公園內喂食或招惹野生動物；食物一定要鎖在有鐵頂的汽車或金屬的食物容器內，以免吸引熊的注意；吃剩下的食物則一定要丟棄在公園提供的防熊垃圾筒中。
在黃石公園棲息的大型野生哺乳動物有很多，如果以被游客觀看到的容易程度排序，則分別是美洲野牛，成年美洲野牛重達1000公斤以上，雖然大都很溫順，但它也是造成游客傷亡最多的動物；馬鹿，成年馬鹿重達300公斤，又叫美洲大角鹿，雄鹿長分叉角，每年冬季角會脫落，在距離黃石公園南門外最近的小鎮捷克迅上，就有鹿角搭建的大門；麋鹿，即四不像，比馬鹿稍小，雄鹿角分叉底部連成一片，像手掌，雌鹿無角；灰狼，以前黃石公園的狼曾被捕殺殆盡，近年公園專門引進了狼群，用來控制鹿的數量；美洲長角羚羊，這是美洲奔跑最快的野生動物；白尾鹿（WhitetailDeer）；黑熊；郊狼（Coyote），又譯土狼、美洲野狗；灰熊（GrizzlyBeer）；大角羊（BighornSheep）。
在進入黃石公園之前，游客們都很渴望能見到各種野生動物，更希望自己運氣好，可以看到熊。通常，你遇到的第一只動物會是美洲野牛，因為它們在黃石公園內的數量很多。很多游客看到第一只野牛的時候非常地興奮，拿起相機一通猛拍，但是當你越來越進入公園裡面，就會發現成群的美洲野牛，幾十、甚至幾百只，大群地棲息在草場上，悠閒地吃草，曬太陽。當它們成群結隊過馬路的時候，所有的車輛都停下來耐心等候著它們。一些小牛因為貪玩或者膽子小，過馬路速度有些慢，牛媽媽就會返回，保護帶領小牛過馬路。人和動物和諧地相處，近距離的彼此觀察，卻又不會打擾它們平靜的生活，這種感覺太奇妙了！在行車的途中，如果發現半路上有很多車或人停下來，那麼一定是大家發現了野生動物（如野牛、鹿、熊等），這個機會當然不要放過，趕快靠邊停車，帶上相機，去看個究竟。如果你運氣好，也許會看到熊，但是奉勸大家最好別太靠近。
當然，在黃石國家公園裡也存在野生動物的問題，最有名的問題莫過於灰狼了。在剛開始的時候，人們還不曉得灰狼在黃石生態圈中所扮演的角色，認為灰狼只會危害游客安全，而且狼皮有極高的經濟價值，便隨意獵殺，以致滅絕殆盡。灰狼消失後，鹿的數量便不受控制，大面積的草場被開墾，造成嚴重的生態不平衡，引發出一連串的生態危機。在認識到這樣的錯誤後，人們又開始從別處引進灰狼，並把它列為瀕臨絕種動物，直到今天，黃石國家公園裡的灰狼數目還在慢慢恢復中。
