Correspondendo à diversidade de biótopos naturais, a serra da Aboboreira alberga igualmente um importante e rico património faunístico, sendo de destacar, no que diz respeito aos invertebrados, várias espécies de Lepidópteros (borboletas), algumas das quais raras e ameaçadas a nível europeu como a Callophrys Avis, a Melitaea trivia e a Coenonympha iphioides, para além de várias espécies de Coleópteros (escaravelhos), entre os quais o Lucanus cervus, incluída no Anexo II da Directiva Habitats. Contudo, para além dos invertebrados, a Aboboreira alberga ainda cerca de 68 espécies de vertebrados terrestres, não incluindo as aves. De entre estes, realce para alguns endemismos com elevado interesse conservacionista, como é o caso da salamandra-lusitânica (Chioglossa lusitanica), do tritão-de-ventre-laranja (Triturus boscai), da rã-ibérica (Rana ibérica) e do lagarto-de-água (Lacerta schreiberi), no caso da herpetofauna; e da toupeira-de-água (Galemys pyrenaicus) e do lobo-ibérico (Canis lupus signatus), um carnívoro fortemente ameaçado em toda a sua área de distribuição e cuja conservação em Portugal é tida como prioritária, no caso dos mamíferos.