A grande diversidade de habitats, a pouca perturbação e a integração do homem no ambiente tornam o Parque Natural de Montesinho uma área de elevada importância faunística a nível nacional e europeu, quer pela grande diversidade biológica quer pela ocorrência de espécies ameaçadas.
No Parque do Montesinho a fauna é muito diversificada. Existem 48 espécies de mamíferos, cerca de 70 por cento dos mamíferos terrestres que ocorrem em Portugal, o que corresponde a 26 por cento de todas as espécies da Europa. Pela sua grande importância destacam-se as seguintes.
Carnívoros
São 12 as espécies de carnívoros, geralmente predadores, a habitarem o Parque de Montesinho . Onze espécies são nativas e uma é introduzida – a geneta. Pode-se encontrar o Lobo-ibérico, o Lince-ibérico, o Toirão, a Marta, a Lontra, o Gato-bravo e a Raposa.
Roedores
No Parque Natural de Montesinho são 12 as espécies existentes. Incluem-se bastante recentemente os esquilos, os ratos e as ratazanas. O rato-dos-lameiros é uma espécie que em Portugal só ocorre mesmo aqui.
Insectívoros
Das 8 espécies existentes no Parque Natural de Montesinho destacam-se as toupeiras, o ouriço-cacheiro e o musaranho.
Quirópteros
No Parque de Montesinho existem 12 espécies estando 4 em perigo de extinção em Portugal: o Morcego-de-ferradura-grande, o Morcego-de-ferradura-pequeno, o Morcego-rato-grande e o Morcego-rato-pequeno.
Artiodáctilos
No Parque Natural de Montesinho podemos deparar-nos com o javali, o veado e o corço.
Lagomorfos
São vários os coelhos e as lebres a habitarem no Parque Natural de Montesinho.
Aves
No Parque Natural de Montesinho existem também cerca de 155 espécies de aves das quais 126 são nidificantes. Pode-se observar a Petinha-ribeirinha, a Petinha-das-árvores, o Picanço-de-dorço-vermelho, o Tordo-comum, o Dom-fafe, o rouxinol, a andorinha-dos-beirais e a sombria.
Aves de presa
Existem no Parque, por exemplo a Águia-real, Tartaranhão-azul, Águia-caçadeira, Cegonha-branca, Cegonha-negra, melódico Mocho-pequeno, Coruja-das-torres, Felosa-carrasqueira, Felosa de Bonelli e ainda a Perdiz-cinzenta.
