La fauna, com la vegetació, també és integrada per espècies no pròpies de l'àrea mediterrània. Així, entre els mamífers, destaca l'isard (Rupicapra rupicapra), que té en el parc una població excepcionalment alta. Durant l'estiu, se'l pot trobar a les obagues i als indrets més alts mentre a l'hivern davalla o se situa a les solanes. El cérvol (Cervus elaphus) i el cabriol (Capreolus capreolus), que s'havien extingit fa molts anys, han tornat a poblar el parc gràcies a repoblacions que s'han efectuat darrerament. Un altre mamífer interessant és la marta (Martes martes), que habita a la majoria dels boscos.

D'entre els ocells, cal destacar les espècies relictes dels períodes glacials, com el gall fer (Tetrao urogallus) i el picot negre (Dryocopus martius), aquest triat com a símbol del Parc Natural. Ambdues espècies viuen als boscos vells de coníferes. La perdiu xerra (Perdix perdix), en canvi, es troba a llocs oberts. A les parts més altes troben la gran àguila daurada o àguila reial (Aquila chrysaetos).

Pel que fa als rèptils, esmentem dues espècies pròpies d'hàbitats humits, de colors molt vistosos, que es poden veure amb relativa facilitat: el llangardaix verd o lluet (Lacerta viridis), de color verd i brillant, i la serp verda i groga (Coluber viridiflavius). Entre els amfibis, el tritó dels Pirineus (Euproctus asper), que constitueix un endemisme en aquestes muntanyes i habita als rierols, i la granota vermella (Rana temporaria) que es pot trobar, a vegades, lluny de l'aigua.

Als escassos cursos i masses d'aigua existents al parc (a causa del seu substrat calcari que fa que l'aigua s'escoli) viuen únicament tres espècies de peixos: la truita (Salmo trutta), el barb de muntanya (Barbus meridionalis) i el barb roig (Phoxinus phoxinus).