Entre los descubrimientos más destacados de Riversleigh se encuentran treinta y cinco fósiles de murciélagos identificados en el yacimiento, lo que lo convierte en el lugar más rico del mundo para este grupo. El cráneo y la dentición casi completa de un monotremo de hace quince millones de años, Obdurodon dicksoni, ofrecen una valiosa ventana a la evolución de este linaje típicamente australiano. También se han identificado en la fauna de Riversleigh los antepasados fósiles del recientemente extinguido Thylacinus cynocephalus, conocido como lobo marsupial, lobo de Tasmania o tigre de Tasmania.

Los fósiles de la zona fueron mencionados por primera vez en 1901. En 1963 se llevó a cabo un estudio preliminar, y desde 1976 el área ha sido objeto de investigaciones sistemáticas. El sitio fue inscrito conjuntamente con el Parque Nacional de Cuevas Naracoorte, en Australia del Sur, como Patrimonio de la Humanidad en 1994, y constituye una extensión natural del Parque Nacional Boodjamulla.

Una afirmación frecuente sostiene que en Riversleigh se han identificado treinta y cinco especies de murciélagos fósiles, aunque esta cifra está desactualizada y solo la mitad ha sido descrita formalmente. Aun así, los depósitos de cuevas han resultado extraordinariamente ricos en especies de murciélagos.

Un estudio de los taxones descritos en la fauna de Riversleigh, realizado tras décadas de investigación y concluido en 2006, registró más de 290 especies. El cráneo y la dentición casi completa del monotremo Obdurodon dicksoni, de 15 millones de años, siguen siendo una pieza clave para entender la evolución de este grupo. Asimismo, los antepasados fósiles de la tilacina (Thylacinus cynocephalus), extinguida recientemente, también forman parte de la fauna identificada en el yacimiento.

En 1993 se desenterraron cráneos de Nimbadon, un marsupial de aspecto similar al koala, en una cueva hasta entonces desconocida en la región. Los investigadores estiman que este animal apareció hace unos 15 millones de años y desapareció hace unos 12 millones, posiblemente debido a cambios climáticos que alteraron su hábitat.

Un cráneo bien conservado de Nimbacinus dicksoni, un pariente extinto de la tilacina, ha permitido estudiar el comportamiento de caza de esta especie. Otros fósiles han aportado información sobre cómo evolucionó el koala en respuesta a la transición de Australia desde selvas tropicales hacia bosques de eucaliptos más secos.

La fauna de aves fósiles de Riversleigh incluye un artámido (Kurrartapu johnnguyeni), una fúntel fósil y representantes de varias familias modernas de aves. También se han descubierto insectos y plantas fósiles. Todas las especies identificadas en los distintos yacimientos se conocen colectivamente como la fauna de Riversleigh.

Las investigaciones científicas en Riversleigh son realizadas principalmente por un equipo de paleontólogos de la Universidad de Nueva Gales del Sur. Mike Archer, paleontólogo que trabaja en el yacimiento desde 1983, descubrió junto a su equipo que el ácido acético diluido era el método más eficaz para extraer fósiles de la roca caliza. Karen Black, también paleontóloga de la UNSW, identificó en Riversleigh una nueva especie de koala extinto, que recibió el nombre de Dick Smith.