Anche il patrimonio faunistico è assai ricco: le medesime vicende che hanno determinato la presenza di endemiti floristici hanno indotto la formazione di endemiti faunistici.
Sotto quest’aspetto, l’area del Parco costituisce uno dei luoghi più significativi di tutte le Alpi Centrali. Si pensi che solo nell’area Pizzo della Presolana–Monte Sponda Vaga, sono state rilevate 37 specie endemiche; di queste, ben 9 sono stenoendemiti assai localizzati, di cui non si conoscono popolazioni viventi all’esterno di tale area.
Un tale numero d’endemiti, di per sé, anche in assenza di ulteriori emergenze, sarebbe sufficiente ad attestare l’enorme valore dei luoghi in esame, di fatto riconosciuti anche a livello internazionale come un vero e proprio “santuario della biodiversità”.
Volendo citare alcune specie, Cochlostoma canestrinii è un gasteropode conosciuto solo sulla Presolana, Cychrus cylindricollis è un predatore raro ed endemico, presente solo dalle Grigne al Baldo; Boldoriella serianensis è un carabide ipogeo noto solo di pochissime località bergamasche come Allegrettia tacoensis esclusiva del “Bùs di Tacoi” a Gromo San Martino.
Tra gli aracnidi di maggior rilievo conservazionistico ricordiamo Megabunus bergomas, descritto nel 1985: è un opilionide endemico.
Passando a gruppi faunistici meglio conosciuti, numerosi uccelli fra cui coturnici, aquile reali, poiane, gheppi, nibbi, corvi, civette (tra cui ricordiamo anche la civetta nana e la civetta capogrosso), barbagianni, gufi reali, fringuelli delle nevi, francolini di monte, pernici bianche popolano le montagne e le vallate. Sempre tra gli uccelli, si possono osservare specie decisamente rare, come il picchio nero, il re di quaglie, il gallo forcello e il gallo cedrone.
Tra gli anfibi, meritano menzione l’ululone, la salamandra pezzata e la salamandra alpina; tra i rettili ricordiamo, oltre ai comuni biacchi, la rara lucertola vivipara. e Orobie Bergamasche sono state oggetto di una riuscita attività di reintroduzione dello stambecco avviata nel 1987 che, ad oltre 20 anni di distanza, ha consentito di stimare la presenza di più di 1.000 stambecchi sul versante bergamasco delle Orobie.
Altri ungulati ben presenti nel Parco sono il camoscio, il capriolo, il cervo. Ancora tra i mammiferi, si ricordano inoltre specie relativamente comuni come marmotta, scoiattolo, volpe, donnola, faina.
Al già composito quadro delle specie animali cui si è fatto sintetico cenno, si è aggiunto recentemente l’orso bruno, grazie ad un esemplare proveniente dal Trentino avvistato più volte dall’estate 2008, il quale ha mostrato di trovarsi particolarmente a proprio agio nel Parco, sottolineandone in tale modo le caratteristiche di elevata qualità ambientale e naturalità.