La variedad de animales en este Parque es notable, con algunas especies exclusivas de la región y otras en peligro de extinción. En este lugar habitan alrededor de 200 tipos de aves, especialmente aves rapaces de gran envergadura como el buitre negro, el águila ibérica y el águila real. En las rañas, que son llanuras entre las ondulaciones de la sierra, se encuentran aves de zonas abiertas, tales como la avutarda, el sisón y la cogujada. Las aves que habitan en los bosques de ribera, como el martín pescador, la oropéndola y el trepador azul, suelen pasar desapercibidas.
También es un lugar donde habitan grandes mamíferos, como el ciervo, el jabalí y el corzo. La fauna de reptiles y anfibios está bien representada, al igual que una variedad de especies de peces que habitan en el Parque.
De acuerdo con el catálogo de especies en riesgo, en Cabañeros se encuentran especies de fauna en peligro de extinción y 8 especies de fauna vulnerables.