La fauna del massiccio Sirente-Velino è correlata ad un ambiente che si distingue per la sua accentuata articolazione che va dalle vette spoglie e sassose alle praterie d'alta quota, ai ghiaioni, alle faggete, al bosco misto, alle pianure e ai campi coltivati. Ogni ambiente ospita un particolare tipo di fauna. Tra gli uccelli primeggia l'Aquila reale il cui terreno di caccia comprende un po' tutte le morfologie, con esclusione delle zone fittamente boscate. Per quanto attiene alle specie che le aquile predano, esse riguardano la Lepre comune, la Coturnice, la Faina e lo Scoiattolo. Tra le pietraie del massicio è facile rinvenire la Vipera comune e, più raramente, la Vipera dell'Orsini che per il Velino è la specie di maggiore interesse biogeografico. Tra le pareti rocciose, nidificano il Gracchio corallino e il, più raro, Gracchio alpino, riconoscibile sia per il suo verso che per il becco più corto e giallo; vi si trova poi il Fringuello alpino e il Picchio muraiolo. Nelle faggete, ma anche nei boschi di quercia, spesso si sentono la forte risata del Picchio Verde ed il tambureggiare del Picchio rosso. Nel 1994 nel Vallone di Teve (Velino) e nel Bosco dell'Anatella (Sirente) è stato rinvenuto per la prima volta il raro Picchio dorsobianco, una peculiarità faunistica condivisa solo con poche altre località dell'Appennino. Nel Sirente è facile osservare la Cinciallegra, il Torcicollo, lo Sparviere. Altro rapace, assai raro, è l'Astore, esperto nella caccia nei boschi. Specializzato nella caccia in volo il Falco pellegrino, presente pure raramente il Falco lanario. Il rapace notturno più raro del Parco è il Gufo reale, con il suo verso raro e misterioso. Tra i mustelidi, oltre alla Faina, sono da annoverare: la Donnola, la Puzzola, la Martora, il Tasso. La Volpe si trova un po' ovunque, mentre il Lupo, difficile da osservare, ma stabilmente presente nel Parco. Nelle foreste più selvagge ed appartate con un po' di fortuna è possibile avvistare il Gatto selvatico. Raro imbattersi nell'Istrice, mentre in ascesa è la presenza del Cinghiale e del Cervo, specie reintrodotta. Occasionale la presenza del Capriolo. Dal luglio 1994 è possibile osservare anche il Grifone, con esemplari provenienti dalla Spagna. Per ultima occorre ricordare una delle specie più illustri: l'Orso bruno marsicano. Mentre sul Velino si registrano solo sporadici passaggi, sul Sirente diversi esemplari sono stabilmente insediati.