En las distintas colecciones vivas del Jardín Botánico de Popayán, se encuentra asociado un gran número de especies de fauna, tanto vertebrados como cordados y son de gran importancia para las dinámicas ecológicas que presenta el ecosistema. Aves: Está representada en el grupo de aves por cerca de 90 especies, agrupadas en 5 órdenes y 22 familias, dentro de las especies representativas se encuentran: Accipiter striatus (Gavilán), Aramides cajaneus (chilacoa), Anisognathus somptuosus (tángara aliazul), Aulacorhynchus haematopygus (Tucaneta esmeralda), Amazilia saucerottei (Colibrí coliazul), Chlorostilbon melanorhynchus (esmeraldita), Chamaepetes goudotii (Pava maraquera), Colaptes rubiginosus (Carpintero cariblanco), Cyanocorax yncas (Quinquina), Leptotila plumbeiceps (Paloma cabeza gris), Megascops choliba (Currucutú), Melanerpes formicivorus (carpintero de robledal), Momotus aequatorialis (Barranqueros), Psarocolius decumanus (Orepéndola crestada), Phimosus infuscatus (Coquito), Tangara gyrola (tángara cabecirroja), Thraupis episcopus (azulejos), Tyranus melancholicus (toriadores), Troglodytes aedon (cucarachero), Rupornis magnirostris (Gavilán pollero), Stilpnia cyanicollis (tángara cabeciazul), Zenaida auriculata (torcaza), Zonotrichia capensis (Gorrión capetón). Mamíferos: En mamíferos en total se registran 31 especies, de las cuales terrestres son 17 especies como: Didelphis marsupialis (zarigüeya común), Cerdocyon thous zorro perro), Leopardus pardinoides (tigrillo nebuloso), Mazama aff. zetta (venado de cola blanca), Metachaudirus nudicaudatus (Chucha cuatro ojos), Dasypus novemcinctus (Armadillo nueve bandas), Cuniculus paca (Borugo – Guatín), Syntheosciurus granatensis (ardilla cola roja), Herpailurus yagouaroundi (puma yaguarundí), Neogale frenata (Comadreja de cola larga), Melanomys caliginosus (ratón de agua), Caluromys derbianus (zarigüeya lanuda), Potos flavus (Perro de monte), Marmosops sp. (Marmosa), Reithrodontomys sp. (ratón cosechero), Handleyomys sp. (ratas arroceras) y Rhipidomys sp. (rata trepadora). Además, de la presencia de 14 especies de quirópteros (mamíferos nocturnos) pertenecientes a las familias Vespertilionidae, Molossidae y Phyllostomidae, con las especies Carollia brevicauda, Carrollia perspecillata, Artibeus lituratus, Artibeus jamaicensis, Artibeus phaeotis, Enchisthenes hartii, Platyrrhinus chocoensis, Vampyressa melissa, Phyllostomus discolor, Platyrrhinus dorsalis, Sturnira lilium, Sturnira sp y Molossus molossus. Anfibios y reptiles: Los herpetos, en anfibios se registran 10 especies entre ellas, Boana sp., Dendropsophus colombianus, Leucostethus brachistriatus, Pristimantis thectopternus, Pristimantis w-nigrum, Pristimantis aff. unistrigatus, Pristimantis sp.1, Pristimantis sp.2., Pristimantis sp.3 y Rhinella horribilis. Por su parte, en reptiles hay presencia de 9 especies de serpientes, como, Lampropeltis micropholis (falsa coral ratonera), jueteadora (Chironius exoletus), Spillotes pillatus (toche o tigra), Micrurus mipartitus popayanensis (rabo de ají payanesa), Erythrolamprus bizona (falsa coral), Sibon nebulatus (culebra huertera), Atractus lehmanni (culebra sabanera), Tantilla melanocephala (culebra ciempiés), Pseudoboa neuwiedii (culebra macho) y dos especies de lagartijas Anolis auratus y Pholidobolus vertebralis. Por último, se registran tres géneros de peces. Insectos: Otros grupos como, insectos pertenecientes a los Órdenes Lepidoptera (mariposas, polillas), se han registrado 148 especies de Lepidópteros diurnos; 29 especies del Orden Himenoptera, como las hormigas (Fam. Formicidae); 12 especies de escarabajos coprófagos (Coleoptera: Scarabaeinae) y algunos sin inventario pertenecientes al Orden Orthoptera (saltamontes, grillos).

La vegetación del área de estudio se referencia dentro de la zona de vida de selva Subandina (Cuatrecasas, 1958). Las colecciones cuentan con un sendero de 1500 metros demarcado con distintos tipos de sustrato en cada una de ellas, que recorre todas las colecciones como son Jardín Arboretum, Aula Viva, Bambusetum, Heliconario y Bosque natural, incluyendo 176 metros de la zona de transición entre el área de heliconias y el bosque natural que es un área de cultivo de café. Se han determinado en las distintas colecciones del JBP, más de 64 familias botánicas, distribuidas en 105 géneros y aproximadamente 130 especies, de las cuales el 85% fue identificado hasta especie y 15% hasta el nivel del género. entre las que sobresalen Araceae, Asteraceae, Bignoniaceae, Bromeliaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Lauraceae, Malvaceae, Melastomataceae, Moraceae, Myrtaceae, Orquidaceae, Piperaceae, Poaceae, Rubiaceae y Solanaceae, distribuidas en los estratos epífito, trepador rasante, herbáceo, arbustivo y arbóreo. En dicha estratificación, se observa vegetación asociada como epifitas vasculares con orquídeas, bromelias, helechos, bejucos y lianas y no vasculares con los grupos de briófitos. Hacen parte de manera significativa especies que se encuentren categorizadas como amenazadas según la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN), como es el caso de Quercus humboldtii (Roble Andino), Retrophyllum rospigliosii (Pino Romerón), Ceroxylon alpinum (Palma de cera), Juglans neotropica (Nogal - Cedro negro), Magnolia hernandezii (Molinillo) y especies de la familia Orchidaceae Cattleya trianae y Cattleya mendelli, especies priorizadas para implementar acciones a corto y mediano plazo como planes de manejo local articulados con los planes de acción Nacional que se están abordando desde distintos grupos de especialistas, donde el jardín botánico ha sido partícipe. Como especies representativas se registran: Cecropia angustifolia (Yarumo), Palicourea thyrsiflora (cafetillo), Guadua angustifolia (Guadua), Vismia baccifera (Mandur), Heliocarpus americanus, (Balso bobo), Oreopanax incisus (Mano de oso), Meriania speciosa (Siete cueros) Lafoensia acuminata (Guayacán maderable), Cordia alliodora (nogal cafetero), Inga edulis (Guamo), Erythrina edulis (Chachafruto), Myrcia popayanensis (Arrayán), Cedrela odorata (Cedro oloroso), Syzygium jambos (Pomarrosa), Toxicodendron striatum (Caspe), Trichanthera gigantea (Nacedero), Aiouea montana (Canelo), Acalypha villosa (Churrusquillo), Euphorbia laurifolia (Lechero verde), Ficus andicola (Caucho), Miconia notabilis (Mortilo mono), Alchornea latifolia (Gargantillo), Nectandra acutifolia (Laurel jugua), Ocotea oblonga (Jigua), Piper crassinervium (Cordoncillo), Saurauia scabra (moco), Psidium guajava (Guayabo) y Viburnum pichinchense (Sauco montañero). Como parte de las especies no vasculares (briófitos) se registran cerca de 43 especies, gran parte pertenecientes al grupo de los musgos, seguido de la hepáticas foliosas y talosas. No se registran especies del grupo de antocerotes.

Macrohongos: El reino Fungi, también hace parte de las colecciones vivas del jardín botánico con una amplia cantidad de especies. Como parte de los hongos superiores se reportan aproximadamente 80 especies, en gran mayoría identificados hasta el nivel de género, con potencial alimenticio, medicinal, espiritual y venenosos. Se destacan Lactarius indigo, Amanita virosa, Psilocybe cubensis, Geastrum saccatum, Auricularia nigricans, Cyptotrama asprata, Clitocybula azurea, Coprinus comatus, Cordyceps militaris, Hygrocybe conica, Russula vinosa, Stereum ostrea, Sparassis crispa, Marasmius sp., Xilaria sp. y Cookenia sp. Hongos liquenizados (líquenes): considerados como un microbioma o micro ecosistema estos organismos de alta importancia para las dinámicas de los ecosistemas y bioindicadores de la calidad del aire, no solo se encuentran en los ecosistemas sino en los agroecosistemas del Campus Los Robles como son los cultivos de café. Se destacan los biotipos foliosos y costrosos como dominantes, seguido de gelatinosos, fruticosos, escuamulosos, filamentosos y dimórficos. Se reportan cerca de 90 especies destacándose Herpothallon rubrocinctum, Coccocarpia palmicola, Brigantiaea leucoxantha, Crocodia aurata, Leptogium phyllocarpum, Leucodermia leucomelos, Haematomma flexuosum, Herpothallon cf. japonicum, Glyphis cicatricosa, Graphis inversa, Coenogonium linkii, Parmotrema cetratum, Polyblastidium japonicum, Ramalina celastri, Teloschistes flavicans, Sticta subfilicinella, Ramboldia russula, Lopezaria versicolor.