En el entorno del Parque se reproducen más de 200 especies de invertebrados y otras muchas invernan o utilizan la zona como área de descanso y alimento en sus migraciones. Las aves son el grupo más numeroso y de mayor relevancia, de ahí que Monfragüe haya sido declarada Zona de Especial Protección para las Aves. Cabe destacar la presencia de la mayor colonia reproductora de buitre negro, de águila imperial ibérica y una de las mayores concentraciones de nidificación de cigüeña negra.

Entre los mamíferos destacan el lince ibérico y la amplia población de ciervo y jabalí; de entre los reptiles, el lagarto ocelado; y entre los anfibios, la salamandra común, el gallipato y el tritón ibérico.