La gran diversidad paisajística y florística que observamos en los Picos de Europa, se traduce también en una variada fauna, con presencia de especies amenazadas a nivel regional e incluso europeo. En los Picos de Europa la representación faunística incluye especies de todos los niveles de la cadena trófica. De este modo, encontramos desde una gran diversidad de invertebrados hasta grandes superpredadores ya desaparecidos de la mayor parte de su área de distribución original dentro de la Península Ibérica.
La dificultad de acceso a algunas zonas de los Picos de Europa antes de la declaración del Parque Nacional ha permitido la subsistencia de estas especies. La diversidad de hábitats permite encontrar desde especies favorecidas por la presencia humana y especies eminentemente forestales y relativamente exigentes en cuanto a los requerimientos de hábitat, hasta especies propias de hábitats de alta montaña, que quedaron relegadas a las zonas más altas tras la desaparición de los hielos después de la última glaciación.
Ríos
El relativamente buen estado de conservación de los cauces fluviales permite encontrar especies típicas de estos hábitats que requieren buen estado de conservación. En este grupo, encontramos cinco especies de peces, entre las que se encuentran la trucha común (Salmo trutta) y el salmón atlántico (Salmo salar). En los Picos de Europa existe una variada fauna de anfibios y reptiles entre los que destacan algunos endemismos ibéricos como Rana iberica, Chioglossa lussitanica, Lacerta schreiberi o Vipera seoanei, por ejemplo. En algunas zonas todavía existen poblaciones de cangrejo de río (Austropotamobius pallipes), muy amenazado en gran parte de su área de distribución por su sensibilidad a la afanomicosis y la introducción de especies de cangrejos de río alóctonas con mayor potencial competitivo. Dentro de los ecosistemas fluviales también destaca la presencia de algunas especies de vertebrados como la nutria (Lutra lutra), el desmán de los Pirineos (Galemys pyrenaicus), el mirlo acuático (Cinclus cinclus), o la lavandera cascadeña (Motacilla cinerea). En cuanto a los anfibios existen 9 especies en la zona, entre las que encontramos el tritón alpino, en un delicado estado de conservación.
Bosques
Las formaciones boscosas son también relevantes por su importancia en la conservación de algunas especies. Destaca la presencia de especies que a nivel europeo tienen sus principales poblaciones en latitudes más septentrionales, cuyos reductos en la Península Ibérica están en grave peligro de extinción. Sin duda, entre estas especies destaca la presencia de urogallo (Tetrao urogallus) en el parque nacional. El declive de esta especie en su distribución ibérica, y principalmente en el núcleo cantábrico, unido al hecho de que la población cantábrica de urogallo pertenece a una subespecie endémica (T. urogallus cantabricus), exige medidas prioritarias para su conservación. Dentro del mismo grupo de las aves, otras especies forestales con poblaciones más boyantes en otros países de la Unión Europea son algunas especies de pícidos entre las que destacan el pico mediano (Dendrocopos medius) y el pito negro (Dryocopus martius). En las masas forestales abundan las especies de paseriformes y otras aves forestales como el azor, diversas especies de carboneros y herrerillos, ciertas estrigiformes, etc. También algunas especies de invertebrados forestales amenazadas mantienen poblaciones relativamente importantes en los Picos de Europa, como es el caso del ciervo volante. Entre los mamíferos encontramos una amplia representación de las especies presentes en la Península ibérica.
El oso pardo (Ursus arctos) es sin duda una de las especies más características de la montaña cantábrica, cuyas poblaciones ocupan en la actualidad una pequeña porción de su hábitat original en la Península Ibérica. Entre los grandes carnívoros destaca también la presencia del lobo ibérico (Canis lupus signatus). En las zonas boscosas encontramos también ciervos (Cervus elaphus), jabalíes (Sus scrofa) o corzos (Capreolus capreolus) y varias especies de pequeños y medianos carnívoros como el tejón (Meles meles), la marta (Martes martes), o la gineta ( Genetta genetta), etc.
Zonas supraforestales
Ya en el las zonas supraforestales, la importancia faunística de los Picos de Europa sigue siendo de gran importancia en cuanto a la conservación. Aquí encontramos algunos mamíferos de distribución reducida como la liebre de piornal (Lepus castroviejoi) cuyas poblaciones están restringidas a la Cordillera Cantábrica. También el rebeco (Rupicapra pirenaica parva) es un mamífero representativo de estas zonas más elevadas, así como algunas especies de carnívoros como el armiño (Mustela erminea). En estas zonas destaca la presencia de algunas especies amenazadas de invertebrados, como son algunos lepidópteros de alta montaña (Erebia palarica, Parnassius apollo, etc.) y coleópteros. Entre las aves encontramos entre otras al águila real (Aquila chrysaetos), la chova piquigualda (Phyrrocorax garrulus), la perdiz pardilla (Perdiz perdix) o las visitas esporádicas del quebrantahuesos (Gypaetus barbatus). En las zonas más altas todavía pervive el gorrión alpino (Montifringilla nivalis).
Cavidades naturales
Otro hábitat de gran importancia en los Picos de Europa debido a su magnitud, son las cavidades naturales, hogar de numerosas especies cavernícolas como son los murciélagos, con 16 especies en el parque nacional. Por último, en los cortados rocosos, también podemos encontrar especies características como es el caso del treparriscos (Tichodroma muraria) o rapaces como el buitre leonado (Gyps fulvus) y el alimoche (Neophron percnopterus).
Fauna extinta y reintroducida
La perdiz nival (Lagopus minutus) ha desaparecido de los Picos de Europa y de la montaña cantábrica ya en el siglo XX. La cabra montés (Capra pyrenaica) ha reaparecido tras la reintroducción de ejemplares en la vecina Reserva Nacional de Caza de Riaño. El quebrantahuesos, del que existen avistamientos esporádicos, es objeto de un proyecto de reintroducción en el propio parque nacional.
Diversidad de fauna vertebrada
Por tanto, la fauna vertebrada del Parque Nacional de los Picos de Europa es muy variada y están representadas las principales familias presentes en la Península Ibérica.
Según datos derivados de los inventarios realizados por el propio P.N.P.E., existen en el Parque 212 especies de vertebrados. Esta estima se realizó mediante la revisión bibliográfica de obras de referencia y la recopilación sistemática de datos de campo por parte del personal del P.N.P.E. Ello nos lleva a colegir la importancia de este espacio natural para la conservación de la biodiversidad.
Diversidad de fauna invertebrada
Respecto de la fauna invertebrada, la variedad de la misma en el Parque Nacional es también espectacular, ya se trate de insectos, moluscos o de cualquier otro grupo zoológico. Buena seña de ello es lo relativo a la variabilidad de su fauna lepideptorológica. En el Parque Nacional Picos de Europa están presentes 134 especies de mariposas diurnas, más de la mitad (un 58,3 %) del total de las especies del ámbito ibero-balear. Esta cifra alcanza su verdadera dimensión cuando se considera que el Parque Nacional representa solo el 0,1% de la superficie conjunta de la Península y las Islas Baleares. Sin duda, los Picos de Europa son un hot-spot o punto de alta diversidad de mariposas diurnas en el ámbito ibero-balear, como lo confirman diversas publicaciones que lo designan como área importante para la conservación de las mariposas (van Swaay & Warren, 2006; Romo et al, 2007). Igual variedad, aún en fase de estudio, se da en cuanto a las especies de mariposas nocturnas. Y, por lo que se refiere a especies de coleópteros, baste indicar que también se da una gran variedad de especies, muchas de ellas asociadas a la enorme profusión de cuevas de grandes dimensiones que aparecen en los Macizos, algunas con una distribución mundial que se reduce a una sola cueva de los Picos de Europa.