Avec plus de 350 espèces recensées, la faune du Lazaret est marquée par une importante biodiversité.
D’une façon générale, cette faune se distingue par la persistance, tout au long du remplissage, des espèces forestières comme le cerf ou le chevreuil, pour lesquelles le littoral des Alpes méridionales a constitué un refuge tout au long des longues périodes glaciaires.
On observe également la présence ponctuelle d’espèces originaires des régions plus froides, comme par exemple le rhinocéros laineux ou le renne.
Les oiseaux, particulièrement abondants et diversifiés dans la grotte du Lazaret, reflètent également la diversité des écosystèmes représentés dans les environs du gisement. Ainsi, des espèces septentrionales - telles que le harfang des neiges ou le macareux moine – ont cohabité avec des espèces largement répandues en Europe méridionale, comme la perdrix bartavelle ou la caille des blés.
Enfin, les études paléobotaniques suggèrent la présence d’une forêt claire de conifères (pins sylvestre notamment) mêlée de feuillus (chêne entre autres) aux alentours de la grotte. Il n’est pas exclu que certaines essences méditerranéennes aient pu persister durant les périodes les plus froides.