Il complesso forestale delle Foreste Casentinesi possiede una fauna unica, forse la più ricca e diversificata di tutto l'Appennino settentrionale. La presenza di vaste superfici boscate e pascoli abbandonati ha consentito infatti la sopravvivenza di un'abbondante fauna selvatica. I vertebrati più numerosi sono gli uccelli (80 specie nidificanti), ma anche rettili, anfibi e pesci sono ben rappresentati, mentre una moltitudine di invertebrati popola ogni ambiente. Tra le 40 specie di mammiferi segnalate, oltre a quella del lupo e della volpe, spicca quella degli ungulati.

Il lupo
Una storia di inimicizia senza esclusione di colpi lega l'uomo al lupo.
E dove la paura e la superstizione hanno preso il posto del rispetto della natura e degli esseri viventi, al lupo non è rimasto che soccombere. Nel parco non è stato così, sebbene una tale catastrofe, soprattutto con la diffusione delle armi da fuoco, sia stata sfiorata negli anni addietro. Il lupo, nemico storico dell'uomo e per questo cacciato senza pietà, è l'unico rimasto tra i grossi predatori originari della zona del parco (lince e orso sono scomparsi ormai da due secoli). A partire dagli anni '60, i segni inequivocabili della sua presenza in Appennino si sono fatti, tuttavia, sempre più frequenti e la fine della caccia legale alla specie ha fatto sì che la popolazione di questo mobile ed adattabile carnivoro, sostenuta dalla vasta disponibilità di prede, si sia riaffermata stabilmente nell'area del parco.

Gli ungulati
Nel parco vivono ben cinque specie di ungulati: cinghiali, cervi, caprioli, daini, e mufloni. Anche cinghiali e cervi si erano estinti 200 anni fa, ma reintroduzioni mirate effettuate sin dal 1840 hanno fatto sì che si possa contare oggi una popolazione di almeno 900 capi. Il cinghiale invece è tornato ad abitare il Casentino solo una ventina di anni fa ed ha raggiunto una densità ben evidente nelle numerose tracce che lascia al proprio passaggio. Il capriolo invece non si è mai estinto e compone oggi una popolazione di 5 mila esemplari. Il daino venne introdotto intorno al 1840, ma si estinse agli inizi del secolo. Riportato nell'area a partire dal 1958 oggi è assai comune, soprattutto nel versante romagnolo. Rarissimo, per quanto presente, è invece il muflone dalle grandi corna

Gli uccelli
Nelle faggete e nei boschi misti del parco abbondano capinere, fringuelli, scriccioli, merli, pettirossi. Meno abbandonati ma presenti un po' ovunque ciuffolotti, codibugnoli, ghiandaie, cuculi, picchi. Di notevole interesse, perchè segnalata solo da pochi anni, è la presenza, nelle foreste di abete bianco e in alcuni boschi misti, del rampichino alpestre. Non mancano i rapaci, i più comuni sono poiana, sparviero e gheppio; meno frequenti ma quasi certamente nidificanti sono il falco pecchiaiolo e il rarissimo astore. Anche l'aquila reale viene regolarmente osservata e, probabilmente, per nidificare utilizza grossi alberi o cespugli addossati alle pareti rocciose.

I rettili e gli anfibi
Fra gli anfibi che abitano il parco è degna di nota la salamandrina dagli occhiali, ma anche il geotritone è un urodelo esclusivo dell'Appennino. Considerato da sempre un animale cavernicolo è invece ben diffuso anche nei boschi. Nel parco sono presenti anche tutte le specie di tritoni dell'ltalia. La salamandra pezzata è un altro urodelo non comune sul nostro Appennino, che qui è invece abbastanza diffuso nelle faggete. Presente in pozze e torrentelli è anche l'ululone dal ventre giallo. Lucertola muraiola e campestre, ramarro e orbettino sono i sauri più tipici mentre tra i serpenti sono da segnalare biacco, saettone, natrice dal collare e tassellata, vipera comune.