Estão referenciadas para a PPSA 423 espécies de invertebrados e 117 espécies de vertebrados.

Invertebrados
As espécies de invertebrados dividem-se pelos seguintes grupos taxonómicos: 120 espécies de macroinvertebrados aquáticos dos ribeiros da Mata da Margaraça; 61 espécies de colêmbolos terrestres e 241 espécies de borboletas.
 
Destacam-se quatro espécies de invertebrados que se encontram protegidas por documentos estruturantes da política de conservação da natureza, a nível internacional: Lucanus cervus - Anexo B-II da Directiva Habitats e Conveção de Berna; Phillodesma ilicifolia – UICN; Eurodryas aurinia - Anexo B-II da Directiva Habitats; Euplagia quadripunctaria – espécie prioritária do anexo B-II da Directiva Habitats.

Vertebrados
De entre os vertebrados, 7 espécies são anfíbios, 11 espécies são répteis, 64 espécies pertencem à Classe das aves, e 35 espécies pertencem à Classe do mamíferos.

Anfíbios
No grupo dos mamíferos destaca-se a salamandra-lusitânica Chioglossa lusitanica com o estatuto de Vulnerável no Livro Vermelho dos Vertebrados de Portugal. Refere-se ainda a ocorrência de três endemismos ibéricos, a salamandra-lusitânica, o tritão-de-ventre-laranja Triturus boscai e a rã-ibérica Rana iberica, todos eles incluídos na Lista Vermelha da UICN, com o estatuto Quase Ameaçado. Refere-se ainda apresença do sapo-parteiro Alytes obstetricans, incluído no Anexo B-IV da Directiva Habitats

Répteis
As 11 espécies de répteis presentes na PPSA encontram-se todas protegidas pela Convenção de Berna. Destacam-se o lagarto-de-água Lacerta schreiberi, também incluído no Livro Vermelho da IUCN e a víbora-cornuda Vipera latastei incluída no Livro Vermelho dos Vertebrados de Portugal.

Aves
Destacam-se neste grupo a águia-caçadeira Circus pygargus que se encontra no Livro Vermelho dos Vertebrados de Portugal, com o estatuto de “Em Perigo”, e o açor Accipiter gentilis juntamente com a coruja-do-nabal Asio flammeus e a toutinegra-de-barrete Sylvia borin que são apresentados, pelo mesmo documento, como “Vulneráveis”. Refere-se ainda um endemismo ibérico, a felosinha-ibérica Phylloscopus ibericus.

Mamíferos
No grupo dos mamíferos, nove espécies encontram-se incluídas no Anexo III da Convenção de Berna, sendo elas o ouriço-cacheiro Erinaceus europeus, o musaranho-de-dentes-brancos Crocidura russula, a lebre Lepus capensis, o esquilo-vermelho Sciurus vulgaris, a doninha Mustela nivalis, a fuinha Martes foina, o texugo Meles meles, a geneta Genetta genetta e o saca-rabos Herpestes ichneumon.
Dentro deste grupo destacam-se os morcegos, por se encontrarem quase todos abrangidos por diversos estatutos de protecção, o que os torna particularmente interessantes do ponto de vista da conservação, estando o morcego-de-Bechstein Myotis bechsteinii considerado como “Em Perigo” no Livro Vermelho dos Vertebrados de Portugal e como “Vulnerável” na Lista Vermelha da UICN.
Referem-se, ainda, três endemismos ibéricos que ocorrem na APPSA: o musaranho-de-dentes-vermelhos Sorex granarius, a toupeira Talpa occidentalis e o rato-cego Microtus lusitanicus.