La fauna del Parc es compon d’espècies molt nombroses i diverses que conformen un conjunt ric i variat. El poblament faunístic de l’Alt Pirineu genera un elevat interès, no només per l’abundància d’individus i la notable varietat d’espècies, sinó també perquè n’acull alguna d’endèmica, i forces de rares o representatives de la fauna catalana.
Exemples destacats en són l’ós bru, que ha tornat a senyorejar les altes valls, la sargantana pallaresa, i el gall fer. Entre els amfibis, les espècies més emblemàtiques són la granota roja i el tritó pirinenc i a cotes més baixes, la salamandra o el gripau. Dels ocells podem destacar la perdiu xerra i la blanca ,l’àliga daurada i la marcenca, el trencalòs i el mussol pirinenc. Finalment, com representació de mamífers: l’almesquera i la llúdriga, i ungulats com l’isard, el cabirol, la daina i el porc senglar; carnívors com la marta, el gat salvatge o l’ermini.
Els rius conformen una xarxa ecològica que connecta tot el territori i ofereix un entorn incomparable per a la pràctica de la pesca de la truita.
Les obagues poc accessibles de la vall de Cardós acullen algunes de les millors mostres de boscos madurs del Parc Natural. L’absència d’aprofitaments forestals des de fa anys ha convertit aquests boscos en refugi de biodiversitat, on hi ha fusta morta que serveix d’aliment a insectes, fongs i ocells molt especialitzats.
