Em termos faunísticos, o PNDI assume-se como uma das zonas mais importantes no contexto nacional, e mesmo ibérico. A sua riqueza e diversidade de espécies deriva das condições orográficas, climáticas e de ocupação humana, que apresentam uma marcada variação ao longo da vasta superfície desta área protegida. Podem considerar-se duas realidades ecológicas fundamentais, e que definem a ocupação faunística deste espaço: os vales declivosos, por vezes escarpados, designados vulgarmente por arribas, e os planaltos, terrenos de relevo suave acima dos 500 m, onde também surgem escassos relevos quartzítcos residuais. Merece ainda destaque a bolsa de água correspondente à barragem de Santa Maria de Aguiar.

    A fauna de vertebrados silvestres do PNDI reúne 238 espécies, das quais 28 são mamíferos, 168 aves, 17 répteis, 11 anfíbios e 14 peixes. Dentro dessa larga diversidade considera-se que o grupo faunístico de maior representatividade seja o das aves. Essa relevância manifesta-se pela elevada diversidade de espécies e pela ocorrência de várias espécies ameaçadas que mantêm nesta área, uma importante parcela das suas populações nidificantes a nível nacional e ibérico.