Pela associação de uma notável riqueza florística com uma fisiografia singular para Portugal, existe no Parque Nacional da Peneda-Gerês um conjunto de habitats naturais que suportam uma diversificada comunidade faunística.
As condições climatéricas desta área protegida, caracterizada por regimes pluviométricos elevados e amplitudes térmicas moderadas, proporcionam uma grande produtividade primária e permitem a manutenção de variados habitats com uma grande diversidade de espécies animais.
Dos invertebrados, grupo até agora pouco conhecido no PNPG, destacam-se, pela sua importância em termos de conservação, duas espécies de borboletas (Euphydryas aurinia e Callimorpha quadripunctata), um escaravelho (Lucanus cervus) e um gastrópode (Geomalacus maculosus).
Até ao momento foram recenseadas 235 espécies de vertebrados, o que é bem representativo da diversidade faunística deste grupo, nesta área protegida. Do total, 204 são protegidas ao nível nacional e internacional por convenções e legislação específica. Setenta e uma pertencem à lista de espécies ameaçadas do Livro Vermelho de Vertebrados de Portugal.
Nos cursos de água de montanha e de planalto, onde foram inventariadas 4 espécies de peixes, salientam-se a truta-do-rio (Salmo truta), como a mais abundante e característica, e a enguia (Anguilla anguilla) pelo seu estatuto de conservação, “Comercialmente ameaçada”. Destacam-se ainda outras espécies associadas aos cursos de água, como a toupeira-de-água (Galemys pyrenaicus), a lontra (Lutra lutra), o melro-de-água (Cinculus cinculus), o lagarto-de-água (Lacerta schereiberi), a rã-ibérica (Rana iberica) e a salamandra-lusitânica (Chioglossa lusitanica). Relativamente à avifauna, estão identificadas 147 espécies.
A diversidade deste grupo varia consideravelmente ao longo do ano e entre diferentes habitats presentes no Parque, pelo facto de muitas destas espécies serem migradoras. Salientam-se pelo seu estatuto de conservação e/ou pela reduzida área de distribuição em Portugal a águia-real (Aquila chrysaetus), a gralha-de-bico-vermelho (Pyrrhocorax pyrrhocorax), o bufo-real (Bubo bubo), o falcão-abelheiro (Pernis apivorus), o cartaxo-nortenho (Saxicola rubetra), a escrevedeira-amarela (Emberiza citrinella), o picanço-de-dorso-ruivo (Lanius collurio), e a narceja (Gallinago gallinago) que tem no PNPG o único local de reprodução conhecido para Portugal.
Conhecem-se 15 espécies de morcegos no PNPG, dos quais 10 têm estatuto de ameaça. Destes, 5 estão classificados como em perigo de extinção: morcego-de-ferradura-grande (Rhinolophus ferrumequinum), morcego-de-ferradura-pequeno (Rhinolophus hipposideros), morcego-de-ferradura-mediterrânico (Rhinolophus euryale), morcego-rato-grande (Myotis myotis) e morcego-lanudo (Myotis emarginatus).
O esquilo-vermelho (Sciurus vulgaris), espécie cuja distribuição era, até há pouco tempo, marginal e pouco conhecida em Portugal, é uma singularidade da fauna de mamíferos do Parque, apresentando populações em franca expansão geográfica.
Salienta-se ainda a ocorrência de espécies com particular importância em termos de conservação da natureza, como a marta (Martes martes), o arminho (Mustela erminea), as víboras (Vipera latastei e Vipera seoanei) e o lobo (Canis lupus), espécie estritamente protegida pela Convenção de Berna e considerada em perigo de extinção em Portugal.
O corço (Capreolus capreolus), emblema do Parque Nacional, encontra-se aqui bem representado, com diversos núcleos populacionais em situação favorável.