Nell'area del Parco, per le stesse motivazioni addotte per la flora, coesistono elementi faunistici di impronta mediterranea, circummediterranea ed orientale come la coturnice (Alectoris graeca saxatilis), il driomio (Dryomis nitedula), la lucertola di Horvath (Lacerta horvathi), la vipera dei corno (Vipera ammodytes) e il topo dal dorso striato (Apodemus agrarius), di impronta euroasiatica come il camoscio, l'arvicola delle nevi e la marmotta (introdotta sul M. Plauris nel 1973, conta attualmente oltre un centinaio di capi) o relitti glaciali come l'ermellino, la lepre alpina variabile e la pernice bianca. Sono presenti nell'area tutti i Mammiferi alpini ungulati (particolarmente abbondanti il capriolo, il cinghiale, occasionalmente il cervo e, introdotto nel 1989, lo stambecco), oltre al gatto selvatico, volpe, Mustelidi (faina, martora, ermellino, donnola, tasso), ghiro, scoiattolo e vari Insettivori e Roditori. Nell'ultimo ventennio numerose sono state le segnalazioni di tracce e avvistamenti di lince e orso bruno in Val Resia e Val Venzonassa. Discreta la presenza di Uccelli Rapaci (gufo reale, allocco, civetta, civetta capogrosso, aquila reale, astore, sparviero, falco pecchiaioio e grifoni di passo), di Tetraonidi (gallo cedrone, gallo forcello, pernice bianca, francolino di monte), di Corvidi, Pìcidi e Passeriformi vari oltre ad un'abbondante avifauna migratoria. L'erpetofauna conta numerose specie di Urodeli (5), Anuri (7), Sauri (5), Serpenti (5) Colubridi e (3) Viperidi. Interessante anche l'entomofauna, in particolare i Coleotteri Carabidi come il raro Procerus gigas, Cychrus attenuatus, C. angustatus, C. schmidti, Carabus carinthiacus, C. germani, C creutzeri, C. alpestris dolomitanus, Calosoma inquisitor, Leistus apfelbecki imitator, Pterostichus schaschli, P. schmidti, Calathus glabricolis, Nebria diaphana venetiana, Trechus longulus, i Cerambicidi come Cerambix scopoli, Illorimus funereus, Toxotus cursor, Pedostrangalia pubescens, Leptura sp. e Lepidotteri come Hipparchia fagi, Brintesia circe, Erebia euryale, Pieris ergane, Parnassius apollo julianus, P. mnemosyne, Zygena carniolica, Z. transalpina tilaventa, Endromis versicolora, Nyssia alpina e l'esotica Antheraea yamamai.