Fauna Velebita vrlo je raznolika. Na primorskoj strani ima mediteranska, na lickoj uglavnom srednjeeuropska, a u vrsnom pojasu planinsko-alpska obiljezja. Medu endemima prevladavaju mekusci (Mollusca), leptiri (Lepidoptera), kornjasi (Coleoptera) i opcenito spiljski kukci.
Predstavnici rijetke herpetofaune su cancara (Testudo hermanni), Eskulapova
zmija (Elaphe longissima), cetveroprugi kravosas (Elaphe quatuorlineata), crvenkrpica (Elaphe situla leopardina), zivorodna gusterica (Lacerta vivipara) i endemicna gusterica
(Lacerta horvathi).
Na Velebitu zivi oko100 zavicajnih vrsta ptica. Svoje utociste tu su pronasle i neke
malobrojne grabljivice: suri orao (Aquila chrysaetos), orao zmijar (Cyrcaetus gallicus),
bjeloglavi sup (Gypus fulvus) i sova usara (Bubo bubo).
Od sisavaca tu obitavaju medvjed (Ursus arctor), vuk (Canis lupus), kuna zlatica (Martes martes), kuna bjelica (Martes foina) i divlja macka (Felis silvestris) . Planinu ponovno naseljavaju divokoza (Rupicapra rupicapra) i ris (Linx linx) koji preko Gorskog kotara dolazi iz Slovenije.
