O Parque Ecológico de Maracajá (PEM), localizado na planície sul de Santa Catarina (SC), é uma área protegida ainda carente de estudos faunísticos, mesmo para grupos carismáticos, como as aves e mamíferos terrestres de médio e grande porte. Este artigo visa preencher uma lacuna de conhecimento em relação a esses dois grupos na Mata Atlântica regional. O inventário de aves e mamíferos do PEM utilizou a abordagem de múltiplos métodos de amostragem: observações de campo, armadilhas fotográficas, literatura científica e ciência cidadã. Foram elencadas espécies de aves e mamíferos terrestres prioritárias para a conservação e monitoramento com base em parâmetros ecológicos. Um total de 160 espécies de aves e 21 de mamíferos foram registradas no PEM. Dessas, 40 espécies de aves e 11 de mamíferos foram consideradas prioritárias, por serem espécies dependentes de florestas e que prestam importantes serviços ambientais. Constatamos que a fauna de aves e mamíferos do PEM é resultado de um processo de fragmentação e defaunação, com extinções de espécies dependentes de florestas conectadas e que são consideradas chave para a Mata Atlântica. Apesar disso, no contexto atual de fragmentação severa da planície sul de SC, o PEM desponta como área chave para a conservação da biodiversidade.