La fauna present al parc natural està íntimament lligada a aquestes unitats paisatgístiques i a les comunitats vegetals que s'hi desenvolupen.

Aus

Als penya-segats marins del cap de Sant Antoni és resident habitual la corba marina emplomallada (Phalacrocorax aristotelis) amb una citació de nidificació de  l'any 2006 que confirma l'expansió d'aquesta espècie al nostre litoral durant les últimes dècades. El xoriguer  (Falco tinnunculus), i el falcó pelegrí (Falco peregrinus) busquen els buits a les roques per a ubicar els seus nius entre una algaravia de gavinots argentats del Mediterrani (Larus michahellis). Ací hiverna la gavina corsa (Larus audouinii) i s'hi observen moltes altres aus perquè és un important lloc de pas d'espècies migratòries.

 

Als penyals es localitzen còrvids com el corb (Corvus corax) o la gralla (Corvus monedula) que forma sorolloses bandades, i rapaces entre les quals destaca la presència de l'àguila de panxa blanca (Hieraaetus fasciatus) amb una parella nidificant als tallats de solana, el falcó pelegrí (Falco peregrinus), que s'alimenta de diverses espècies d'aus que caça en rapidíssims picats, i diverses parelles de brúfol (Bubo bubo), aquesta impressionant rapaç nocturna amb una envergadura de més d'1,70 m es pot alimentar de rates, eriçons o fins i tot gavines, quan escasseja la seua presa principal: el conill.

Entre els coscollars i les pinedes troben refugi i aliment nombroses espècies d'aus i mamífers. Entre les aus destaquen els pàrids  com el totestiu (Parus major), el capellanet (P. ater) o el capellanet de cresta (P. cristatus), consumidors  de grans quantitats d'insectes que podrien arribar a convertir-se en plaga, igual que les distintes espècies de busqueretes (Silvia ssp.), o els curiosos trencapinyes (Loxia curvirostra) que amb un bec especialitzat extrauen els pinyons de l'interior de les pinyes i els parteixen. Les pinedes que han sobreviscut als incendis poden albergar al gamarús (Strix aluco).

Les zones agrícoles que envolten el massís representen els ecosistemes ideals per a aus com els mussols (Athene noctua) fàcils de veure sobre pals i cables de línies elèctriques a boqueta nit, o òlibes (Tyto alba) que s'alimenten de xicotets rosegadores com el ratolí mediterrani (Mus spretus), que també serveix d'aliment a ofidis com la serp blanca (Elaphe scalaris).

Mamífers

Respecte dels mamífers que trobem entre matolls i pinedes destaquen l'eriçó (Erinaceus europaeus) desafortunadament molt vulnerable als atropellaments sobretot en època primaveral, el conill (Oryctolagus cuniculus) animal bàsic en l'alimentació del brúfol, el teixó (Meles meles), o el cada vegada més abundant porc senglar (Sus scrofa), també carnívors com la rabosa (Vulpes vulpes) i la geneta (Genetta genetta) que també depén en certa manera de l'abundància de conills i rosegadors. Un dels animals més curiosos i interessants, que habiten a les coves del Montgó són les rates penades; aquests mamífers voladors ocupen un destacat lloc en els ecosistemes del parc i els voltants ja que consumeixen importants quantitats d'insectes durant les seues caceres nocturnes. Entre les espècies més destacades està la rata penada de peus grans (Myotis capaccinii), un quiròpter en perill d'extinció que té una de les coves de cria més importants al Montgó.

A causa de l'escassetat de depòsits d'aigua més o menys permanents -sense tenir en compte les piscines dels habitatges pròximes al parc- els amfibis són poc freqüents, destaquen el gripau comú (Bufo bufo) i el gripau corredor (Bufo calamita).

Rèptils

Els rèptils són més abundants, com ara la sargantana  (Psammodromus jeanneae), el fardatxo (Lacerta lepida) o la serp verda (Malpolon monspessulanus) que arriba fàcilment als 2 metres de longitud, encara que l'únic ofidi que pot representar un problema per a l'ésser humà per la seua toxicitat és l'escurçó (Vipera latasti), poc freqüent al Montgó. És de destacar la presència de la lludria ibèrica (Chalcides bedriagai) curiós animal a mitjan camí entre una serpeta i una sargantana, que troba el seu hàbitat ideal entre la fullaraca de les pinedes.

En el grup dels invertebrats, destaquen les comunitats de gasteròpodes i d'insectes, ambdues amb gran riquesa en espècies.