Los estudios de evaluación de la vegetación y la fauna silvestre, realizados por WCS en diferentes lugares de Madidi, contribuyeron a incrementar de manera significativa los conocimientos científicos de la biodiversidad y a analizar la distribución, diversidad y abundancia de los mamíferos medianos y grandes, confirmando la importancia del área para la conservación de especies amenazadas a nivel continental:
- Registro de densidades significativas de poblaciones de jaguar en playas y bosques próximos a los ríos Tuichi, Hondo, Quendeque, Madidi y Heath, la más relevante ha sido obtenida en el Alto Madidi (5.08 ind./100 km2, constituyéndose en la segunda más alta del mundo.
- Las tasas de abundancia del chancho de tropa (Tayassu pecari) en las zonas de influencia de los ríos Tuichi, Hondo y Alto Madidi, son las más altas registradas en Bolivia y en el continente.
- En los bosques montanos del alto Tuichi, Asariamas y Pata se observaron grupos del mono rosillo (Lagotrix cf.cana tschudii), constituyéndose en el primer registro de este género para Bolivia.
- Evaluaciones de la presencia de londras en 26 lagunas adyacentes al río Madidi, permitió estimar una abundancia relativa de 2.75 ind./km2.
Entre 2002 y 2003, se elaboró el plan de manejo del área, cuya coordinación técnica estuvo a cargo de WCS, contribuyendo a profundizar el conocimiento biológico, histórico, arqueológico y socioeconómico que se tenía sobre Madidi, y a la identificación de especies y áreas prioritarias para la conservación: bosques montanos, pampas del Heath, bosque tropical húmedo del Alto Madidi, bosque seco del valle del Tuichi, serranías del subandino y corredor altitudinal que se extiende desde las cumbres de Pelechuco hasta las pampas del Heath.
En el proceso de planificación, participaron 45 comunidades indígenas y campesinas en la realización de diagnósticos rurales participativos (DRP), mapas de uso comunal de la tierra y planes comunales, así como en la definición de los programas de manejo y en la zonificación integrada de las áreas protegidas y los territorios indígenas superpuestos, compatibilizando los distintos usos de la tierra y los objetivos de conservación con los de gestión territorial indígena.
La descripción de una nueva especie de mono titi (Plecturocebus aureipalatii) en el río Hondo del Parque Nacional Madidi, conocida localmente como lucachi, permitió incrementar el valor biológico del área. Con la finalidad de contribuir a la sostenibilidad financiera de Madidi, en 2006 se llevó adelante una subasta internacional para definir el nombre científico de la especie, mediante un convenio interinstitucional suscrito entre el SERNAP, FUNDESNAP y WCS, lo que permitió recaudar la suma de $us. 650.000,00 y establecer un fondo fiduciario para Madidi. Con los intereses que anualmente genera este fondo, el SERNAP ha contratado a 14 guardaparques y fortalecido las labores de vigilancia del cuerpo de protección del área.