La fauna de este municipio es abundante y variada debido principalmente al alto grado de conservación y a la gran diversidad ambiental existente en este espacio (bosques maduros, cumbres rocosas, praderas, bosques ribereños,.), originada principalmente por la complejidad de su orografía y por el escaso poblamiento. Este buen estado de conservación de sus hábitats permite la presencia de las especies mas emblemáticas de la Cordillera Cantábrica, como son el oso pardo (Ursus arctos) o el urogallo cantábrico (Tetrao urogallus), especies consideradas en peligro de extinción según el Catálogo Nacional de Especies Amenazadas.
El oso tiene una presencia esporádica, con visitas ocasionales de ejemplares del núcleo oriental de la Cordillera Cantábrica a los valles meridionales de Sajambre y Valdeón en busca de refugio y alimento, mientras que el urogallo aún mantiene cantaderos ocupados en los frondosos bosques de Sajambre.
El mamífero más representativo de estas montañas es el rebeco (Rupicapra pyrenaica parva), símbolo emblemático de los Picos de Europa, adaptado perfectamente a estas agrestes y duras cumbres por las que se desplaza hábilmente.
Los otros ungulados de interés cinegético, jabalí (Sus scrofa), corzo (Capreolus capreolus) y ciervo o venado (Cervus elaphus) prefieren zonas más bajas y boscosas, donde puedan ocultarse con facilidad.
De igual modo, varios clanes familiares de lobos (Canis lupus) campean por estas montañas, siendo la zona de Vegabaño en particular y todo Sajambre en general un hábitat idóneo para esta especie.
Otros muchos carnívoros, de pequeño y mediano tamaño, encuentran también cobijo en los tupidos bosques de Sajambre como la marta (Martes martes), la garduña (Martes foina), la gineta (Genetta genetta) y el gato montés (Felis sylvestris). La nutria (Lutra lutra) prefiere zonas mas húmedas, como las riberas de los ríos mientras que el armiño (Mustela erminea) frecuenta las zonas por encima de los límites del arbolado llegando incluso a las cumbres en los meses estivales.
Aumentan esta lista de mamíferos el zorro (Vulpes vulpes) y el tejón (Meles meles) que frecuentan una mayor gama de hábitats.
Entre la avifauna, dado el elevado porcentaje de superficie ocupada por formaciones boscosas, destacan las especies forestales, como el urogallo cantábrico (Tetrao urogallus), el pito negro (Dryocopus martius), el azor (Accipiter gentilis) o el gavilán (Accipiter nisus).
En los robledales de Sajambre se encuentran también buenas poblaciones de pico mediano (Dendrocopus medius), un ave en moderado declive en España, donde solo se distribuye en el sector central de la Cordillera Cantábrica.
En los roquedos calizos y en las zonas más elevadas de las montañas en Sajambre se pueden encontrar grandes rapaces como el águila real (Aquila chrysaetos), el buitre leonado (Gyps fulvus), el alimoche común (Neophron percnopterus) y el halcón peregrino (Falco peregrinus), así como otra gran variedad de especies: gorrión alpino (Montifringilla nivalis), treparriscos (Trichodroma muraria), chovas piquirroja (Pyrrhocorax pyrrhocorax) y piquigualda (Pyrrhocorax graculus), cuervos (Corvus corax) y cornejas (Corvus corone).
Los reptiles también están bien representados en el valle, donde podemos localizar distintos tipos de culebras y lagartijas. En las zonas con abundante cobertura vegetal, pero en las que sea posible una buena insolación, encontramos a la culebra lisa europea (Coronella austriaca),
la culebra lisa meridional (Coronella girondica) o la víbora de Seoane ( Vipera seoanei), cuya
mordedura puede revestir cierto peligro para el hombre. Otras culebras, como la culebra viperina (Natrix natrix) y Ia de collar (Natrix maura) tienen una vida más ligada al medio acuático.
Entre los lacértidos son frecuentes la lagartija roquera (Podarcis muralis), la lagartija serrana (Lacerta monticola), el lagarto verdinegro (Lacerta schreiberi) y el lución (Anguis fragilis).
Las condiciones climáticas del Valle, con abundantes lluvias, y la existencia de numerosas fuentes, abrevaderos, arroyos y zonas húmedas favorecen la presencia de diversas especies de anfibios como la rana común (Rana perezi), la rana berneja (Rana temporaria), la salamandra (Salamandra salamandra), o los tritones alpino (Triturus alpestris) y palmeado (Triturus helvéticus).
Entre la fauna piscícola destacan las truchas (Salmo trutta) y el salmón (Salmo salar), objetos de pesca en el concejo, siendo el Sella un rio privilegiado en las poblaciones de estos peces.
