Im Varaita-Tal gibt es, neben Arten die auch in der Ebene heimisch sind, viele der typisch alpinen Tierarten, darunter auch die beliebten Huftiere Steinbock und Gämse, die bei den Wanderern oft im Mittelpunkt stehen. Weitere Vertreter der Huftiere sind Mufflon (aus dem Mittelmeerraum stammend und hier angesiedelt), Hirsch (vor einigen Jahren wiedereingeführt), Reh und Wildschwein.

Andere Säugetiere des Tals sind Wolf (wenige Exemplare sind hier inzwischen wieder heimisch), Fuchs, Wiesel, Baum- und Steinmarder, Hermelin, Dachs, Murmeltier, Hase, Siebenschläfer, Eichhörnchen, Igel, Maulwurf und verschiedene Mäusearten.

Typisch alpine Vertreter der Vogelwelt sind Schneehuhn, Birkhuhn, Steinhuhn und Wachtel (Hühnervögel). Bei den Raubvögeln sind Steinadler, Bussard, Sperber, Habicht, Wanderfalke, Turmfalke und im Sommer auch Wespenbussard und Schlangenadler relativ häufig in der Luft zu sehen, während man die nachtaktiven Eulen nur schwer zu sehen bekommt. Auch der größte Vogel der Alpen, nämlich der Bartgeier, ist ein Besucher des Varaita-Tals, seine Präsenz ist jedoch selten und er brütet hier nicht. Weitere Vogelarten hier sind zum Beispiel Specht, Alpendohle, Rabe, Schwalbe, Mauersegler, Amsel, Tannenmeise, Eichelhäher und Tannenhäher, deren Hauptnahrung die Zirbelsamen sind. Diese kommen daher besonders häufig im Bosco dell´Alevè vor, wo sie reichlich Nahrung finden, und mit der Samenverbreitung für eine natürliche Verjüngung des Waldes sorgen.

Die häufigste Reptilienart des Tals ist die Mauereidechse, weiterhin kommen auch Waldeidechse (oft auch Bergeidechse genannt), Smaragdeidechse, Blindschleiche, Ringel- und Schlingnatter, sowie die giftige Viper vor.

Unter den Amphibien sind hier nur wenige Arten vertreten, wie beispielsweise der seltene Feuersalamander. Häufiger zu sehen ist nur der Grasfrosch und die Kröte.

Innerhalb der Gewässer leben kälteliebende Süßwasserfische wie Saibling, Marmorierte Forelle und Bachforelle. Besondere Erwähnung gilt der kleinen und endemischen Kiemenfuß-Krebsart Branchipus blanchardi, die nur in Wasserpfützen rund um den Monviso und in der Sahara lebt.

Mit Sicherheit am zahlreichsten hier sind aber die Insekten, die jedoch – natürlich auch wegen ihrer geringen Größe – meist selten beachtet werden. Mit am häufigsten nimmt der Wanderer wohl Käfer, Mücken, Fliegen, Heuschrecken, Ameisen, Falter und Schmetterlinge wahr, von denen der Alpenapollo der bekannteste sein dürfte.