保护区鸟类的区系成分：东洋种107种，占总数的47.35%；古北种64种，占总数的28.32%；广布种55种，占总数的24.34%。以东洋种占优势，古北界种类所占比例较小。
　　鸟类的生态分布型以东南亚热带——亚热带型和横断山脉——喜马拉雅型鸟类较多，亚热带林灌、草地——农田动物西南山地亚区类型也有分布。
　　保护区国家保护鸟类有179种，占保护区鸟类总种数的79.20%。其中国家Ⅰ级保护鸟类1种（金雕）；Ⅱ级保护鸟类33种；保护区省级保护鸟类58种，占该保护区鸟类的25.66%，占省级保护鸟类的82.86%。
　　三、两栖爬行类资源
　　1、两栖类
　　保护区的两栖类有2目9科38种，占湖北省总种数的79.17%。其中蛙科种类最多，有14种，占36.84%；其次是锄足蟾科、树蛙科各5种，各占13.16%，姬蛙科4种，占10.53%。
　　保护区两栖类的区系特征为东洋界32种，占84.21%；广布种5种，占13.16%；而古北界仅1种，仅占2.63%。以东洋界种类占优势，广布种次之。
　　保护区有国家保护两栖类31种，占保护区两栖类总种数的81.58%。其中国家Ⅱ级保护两栖类有2种：大鲵（Andrias DAVIDianus）和虎纹蛙（Rana rugulosa）；湖北省重点保护两栖类23种。
　　2、爬行类
　　保护区的爬行类有2目11科42种，占湖北省总种数的67.74%。其中游蛇科种类最多，21种，占总种数的50%；其次是石龙子科，占11.9%；蝰科列第三，占9.5%。
　　保护区爬行类区系成分为东洋界32种，占76.19%；广布种8种，占19.05%；而古北界仅2种，占4.76%，以东洋界成分占优势，广布种次之。
　　湖北省重点保护爬行类12种。
　　四、昆虫资源
　　保护区的昆虫有177科1368种，占湖北省总种数的23.85%。保护区有国家保护二级昆虫1种，即中华虎凤蝶（Luchdorfia chinensis）。

保护意义

　　星斗山自然保护区是原星斗山自然保护区和小河水杉保护点合并而成，重点保护水杉原生种群栖息地和星斗山珍稀动植物生境，实行社区共管方式，这样既有利于生物多样性保护，又有利于共同协调发展。也符合国家保护天然林工程的要求。总面积68339公顷，东部星斗山地和西部小河由于独特的地理环境成为第三纪植物的“避难所”之一，这里是清江的源头，保护区将给鄂西南山区的动植物生长繁育提供一个得天独厚的场所，其巨大的种质资源保护、蓄水、保土、保肥、减灾增产、调节气候等功能，将在其范围内及藏匿人周围控制地区全面发挥出来。
　　一、世界上惟一现存的水杉原始种群的栖息地具有很高的国际保护价值
　　保护区西部小河片属云贵高原东北的延伸地带，处于武陵山脉与巫山山脉的交汇部，境内四面高山环抱，形成一封闭的长形山谷，造成利川山原冰川的流向沿着清江河谷东移，让水杉坝、交椅台、红砂溪原生水杉群落幸免浩劫，除了湖南龙山和桑植，重庆市万洲区磨刀溪零星分布外，小河成为世界仅存水杉原生种群的栖息地。
　　二、地理位置的独特性
　　保护区东部星斗山地处我国西南高山向东南低山丘陵过渡的第二和第三阶梯的地带之中，属中亚热带，南与南亚热带相连，群山起伏，地形复杂，北有大巴山系巫山余脉作屏障，在第四纪冰川时期，除未受直接的冰川破坏以外，其受到山地冰川寒流的影响也极为微弱，使星斗山成为第三纪植物的“避难所”之一，给星斗山造就了一个得天独厚的地理环境。清江的源头分布在保护区内，为重要的水源涵养林区，对根治长江水患、保障下游灌溉、发电和工业用水发挥着巨大作用。
　　三、生物多样性丰富
　　1、植被类型的多样性
　　星斗山保护区自然植被分为4级，8个植被型，21个群系，森林植被主要有针叶林、阔叶林、灌丛及灌草丛、沼泽和水生植被。植被类型的多样性是生态系统完整性的具体表现。
　　2、物种多样性
　　保护区共计有维管束植物200科、843属、2033种，分别占湖北总科数的86.31%，总属数的58.13%，总种数的33.54%，分别占全国总科数的58.92%，总属数的26.56%，总种数的7.30%。
　　保护区的陆生脊椎动物共有378种，占全省陆生脊椎动物总数的55.02%。其中兽类有72种，占湖北省兽类总数的59.50%；鸟类226种，占湖北省鸟类总数的49.56%；两栖类38种，占湖北省两栖类总数的79.17%；爬行类42种，占湖北省爬行类总数的67.47%；昆虫有22目，170 科，1368种，占湖北省昆虫物种总数的23.85%。
　　四、保护区功能区划的有效性
　　根据自然环境和生物多样性资源情况，将保护区规划为东片和西片，西片为原小河水杉保护点及福宝山一带，东片为原星斗山省级自然保护区及周围地区，每一片划分为核心区、缓冲区、实验区。核心区分为东片和西片，总面积为21165公顷，占保护区总面积的30.97%，缓冲区面积14932公顷，占保护区总面积的21.85%。实验区面积32242公顷，占总面积的47.18%。在保护区周边地区，还建立保护区的社区参与保护网络，谋道溪分布的“1号水杉”，由于与保护区相隔较远，故设立为保护点，星斗山保护区扩大后的面积，基本能够满足保护对象稳定、持续发展的要求。