Como ya se ha citado, uno de los grandes valores de este espacio es su avifauna. Con más de 100 especies nidificantes, destaca el buitre negro (Gyps fulvius), diferentes especies de águila , los picos (dendrocopos major y Dendrocopos minor), chova piquirroja (Pyrrhocorax pyrrhocorax). Existen 10 especies consideradas amenazadas y 18 vulnerables.

Entre los mamíferos hay cuatro especies consideradas vulnerables y una amenazada. Destacan la nutria (Lutra lutra), corzo (Capreolus capreolus), jabalí (Sus scrofa) y las diferentes especies de murciélagos. Son endémicos los pequeños roedores Myotis blithi nathalinae, sorex araneus granarius, Talpa caeca occidentalis y Pitymys lusitanicus depessus.

Entre los peces destaca la trucha (Salmo trutta), y entre los anfibios y reptiles, cuyo número de especies es 29, el lagarto verdinegro (Lacerta schreibieri), la lagartija serrana (Lacerta monticola), la víbora hocicuda (Vipera latastei), la salamandra (Salamandra salamandra bejarae) y la rana ibérica (Rana iberica).

Entre los invertebrados, viven en estos montes 54 especies consideradas como endemismos. El número de especies de insectos es cercano a las 400 y destacan los Lepidópteros Graellsia isabelae, Parnassius apollo, Heptidia sinapsis y Bolosia silene castellana.