La fauna del geoparco ne rispecchia la diversità geologica e floristica: è ricca e varia, come lo sono gli ambienti di tutta l'area Sesia-Valgrande, dove sono presenti anche habitat e animali inseriti negli elenchi di protezione a livello comunitario.
Gli ambienti sono i più vari: prati, zone coltivate, pascoli, brughiere e boschi, habitat particolari come quelli rupicoli delle pareti calcaree o quelli estremi di alta quota. Da non dimenticare,infine, le fasce di transizione (ecotoni) tra i vari ambienti, ricchissime di biodiversità.
All'interno del geoparco esistono anche aree con scarsissima antropizzazione, conseguenza dell'abbandono da parte dell'uomo dopo secoli di sfruttamento. Si tratta di zone di estremo interesse, che consentono studiare l'evoluzione naturale delle specie viventi non più influenzate da passate attività umane.
Data la presenza di numerose specie di grande interesse scientifico (alcune delle quali rare o endemiche) sono numerosi gli studi effettuati nell'area del geoparco, finanziati anche da progetti europei, per esempio LIFE Carabus e LIFE WolfAlps.
Dei numerosi mammiferi che popolano il geoparco si possono citare la lepre, lo scoiattolo, la martora, il ghiro, il toporagno, insieme ad altri piccoli roditori ed insettivori. Non mancano caprioli e cervi e, a quote più alte, si incontrano i tipici abitanti dell'ambiente alpino come stambecco, camoscio e marmotta.
Moltissime sono le specie di uccelli, alcune delle quali di particolare interesse ecologico-naturalistico, come  il succiacapre, il falco pecchiaiolo, il falco pellegrino o la rara Cicogna nera, che nidifica nella zona del Monte Fenera.
Nel geoparco sono presenti anche alcune direttrici di migrazione, seguite da migliaia di uccelli che, in autunno si spostano verso le aree di svernamento.
Grazie all'abbondanza e alla qualità delle acque che scorrono abbondanti, anche grazie alle cospicue precipitazioni, nei torrenti e nelle zone umide vive un'abbondante fauna. È da segnalare, nelle acque del Sessera, uno dei più rari molluschi d'Italia, Falkneria camerani.
Specie di rilievo si ritrovano infine tra gli insetti, in particolare tra i coleotteri; tra essi segnaliamo Carabus lepontinus, specie endemica che si trova esclusivamente sulle pendici del Monte Zeda, e Carabus Olympiae, altra specie endemica, protetta dal 1983, che vive al limite occidentale del geoparco, in alta Valsessera.

Informazioni:
www.parcovalgrande.it/pagina.php?id=16
www.areeprotettevallesesia.it/la-fauna.html
www.areeprotettevallesesia.it/la-fauna-1.html
https://www.atl.biella.it/flora-fauna