Con la finalidad de incrementar la base de conocimientos de la biodiversidad en el Gran Paisaje Madidi-Tambopata y de establecer una línea base de información para el monitoreo de su estado de conservación, WCS realizó un trabajo de sistematización de los datos existentes sobre la fauna silvestre de la región y llevó adelante varias campañas de relevamiento de la biodiversidad que permitieron evaluar la diversidad, distribución y abundancia de las especies, particularmente de aves y mamíferos, ampliando el número de registros de vertebrados. En el sector boliviano, en 1999 se contaba con 11.531 registros de 1.163 especies; en 2008, este número se amplió en 59.554 registros correspondientes a 1.810 especies: 215 mamíferos, 1.004 aves, 153 reptiles, 169 anfibios y 269 peces.
Los estudios realizados por WCS en el paisaje permitieron describir varias especies de mamíferos no identificadas anteriormente para Bolivia: el jochi de altura (Cuniculus taczanowskii), el mono rosillo, (Lagothrix cf. cana tschudii), el murciélago Saccopteryx canescens y el mono lucachi (Plecturocebus aureipalatii), una nueva especie para la ciencia. En el caso del venado de cola blanca (Odocoileus virginianus peruvianus), se realizó el segundo registro para Bolivia después de 25 años, y se redescubrieron dos especies de primates endémicos: Plecturocebus olallae y Plecturocebus modestus, al oeste del Beni, después de 65 años.
Asimismo, WCS contribuyó con el registro de aves endémicas y amenazadas de los bosques montanos de Bolivia: piscuiz de garganta negra (Schizoeaca harterti), tico tico boliviano (Simoxenops striatus), monjita gris (Myrmotherula grisea), chululú carirufo (Grallaria erythrotis), así como al redescubrimiento del mamaco (Crax globulosa), en la zona del río Beni (ave que se creía extinta), y de la palkachupa (Phibalura boliviana) en las pampas de Apolo, registrada anteriormente en 1902.
Con la finalidad de analizar las necesidades espaciales y ecológicas de las especies más carismáticas y amenazadas del paisaje, se realizaron estudios focales sobre la distribución, abundancia, densidad, dinámica poblacional y preferencias de hábitats del cóndor (Vultur gryphus), vicuña (Vicugna vicugna), oso andino (Tremarctos ornatus), jaguar (Panthera onca), londra (Pteronura brasiliensis), ciervo de los pantanos (Blastocerus dichotomus) chancho de tropa (Tayassu pecari) y especies de lucachis (Plecturocebus modestus, Plecturocebus olallae y Plecturocebus aureipalatii), proporcionando una línea base de información que permitirá en el tiempo hacer comparaciones y evaluar los cambios poblacionales de las especies.