Raznolika staništa na prostoru Paklenice kao i vertikalna raščlanjenost, pružaju dom raznolikoj fauni.

O beskralješnjacima na području parka ima relativno malo podataka. Većina poznatih vrsta beskralješaka pripada skupinama koje su atraktivne za posjetitelje, poput leptira.
Iako je fauna dnevnih leptira istraživana, noćni leptiri su gotovo nepoznati. Među njima se najlakše uočava najveća vrsta leptira u hrvatskoj fauni – veliko noćno paunče (Saturnia pyri).
Od dnevnih leptira, a zabilježeno je više od 100 vrsta na području Parka, najbrojniji su predstavnici porodice plavaca (Lycaenidae). Najveći danji leptiri su prugasto jedarce (Iphiclides podalirius) i lastin rep (Papilio machaon). Visokoplaninske livade nastanjuje i jedan od najljepših leptira, apolon (Parnassius apollo).

Lastin rep (Papilio machaon)

U skupini vodozemaca i gmazova zabilježena je 31 vrsta. Među zmijama je zabilježeno 11 vrsta. Najčešće se u Parku mogu vidjeti neotrovnice šara poljarica (Hierophis gemonensis), pjegava crvenkrpica (Zamenis situla), bjelica (Zamenis longissimus). Poskok (Vipera ammodytes) i vrlo rijetki planinski žutokrug (Vipera ursinii macrops) jedine su otrovnice na ovom području.

Krška gušterica (Podarcis melisellensis)

Ptice su najbrojnija skupina kralješnjaka. Zastupljene su na širem području Parka i uz obalu Velebitskog kanala s 260 vrsta, od toga je 165 vrsta zabilježeno unutar granica Parka, a ostale vrste na širem području i uz obalu Velebitskog kanala. Od ukupnog navedenog broja, 112 je vrsta ptica gnjezdarica šireg područja, odnosno 90 vrsta unutar granica Nacionalnog Parka. U kanjonu Velike i Male Paklenice je zabilježena 161 ptičja vrsta, dok se 24 vrste ističu kao stjenjačke – petrofilne gnjezdarice. Najbrojnije su brgljez kamenjar (Sitta neumayer), bijela čiopa (Tachymarptis melba), hridna lastavica (Ptyonoprogne rupestris), divlji golub (Columba livia) i modrokos (Monticola solitarius).
Posebnu vrijednost Parku daju ugrožene i rijetke vrste ptica grabljivica kao suri orao (Aquila chrysaetos),  sivi sokol (Falco peregrinus), orao zmijar (Circaetus gallicus) i jastreb (Accipiter gentilis). Od sova, u Parku je zabilježeno sedam vrsta. Najbrojnija je šumska sova (Strix aluco) i ćuk (Otus scops), a u kanjonu Velike i Male Paklenice se redovito gnijezdi najveća europska sova, ušara (Bubo bubo).

Šumske sastojine bogate su djetlićima od kojih su najrjeđi planinski djetlić (Dendrocopos  leucotos) i crvenoglavi djetlić (Dendrocopos medius). Troprsti djetlić (Picoides tridactylus) je zabilježen samo tijekom 2008. i 2009. god. kad je u deblima izgorenih borova buknula populacija kukaca potkornjaka.

Bjeloglavi sup (Gyps fulvus) je do konca 1999. godine bio zastupljen s tri para. Na žalost, opadanje broja stoke u Velebitu i sve češći pokušaji trovanja grabežljivaca, osobito vuka, pridonijele su njegovom izumiranju s prostora Parka.

Veliki djetlić (Dendrocopos major)

U skupini sisavaca zabilježene su 53 vrste. Od velikih vrsta na prostoru Parka može se sresti srna (Capreolus capreolus), jelen (Cervus elaphus), divokoza (Rupicapra rupicapra) i divlja svinja (Sus scrofa).
Od zvijeri, na prostoru Parka obitava smeđi medvjed (Ursus arctos), vuk (Canis lupus), ris (Lynx lynx), lisica (Vulpes vulpes), divlja mačka (Felis sylvestris), kuna (Martes foina) i lasica (Mustela nivalis).

Divlja mačka (Felis sylvestris)

Živi svijet podzemlja

Podzemlje je specifično stanište u kojem mogu preživjeti samo posebno prilagođene vrste. U podzemlju nema autotrofnih organizama (biljaka), pa su skraćeni hranidbeni lanci. Zbog toga u špiljama izostaje skupina životinja koje se hrane biljkama. Organska tvar potrebna za održavanje života u podzemlju dolazi s površine usitnjena ili otopljena u vodi i podzemnim bujicama. U mnogim polušpiljama Nacionalnog parka Paklenica organska tvar potječe od ostataka izmeta stoke s kojom su se tadašnji stanovnici sklanjali za nepovoljnih uvjeta, kiše i bure (primjerice špilje Mokrača, Šupljarka i Lukčeva).

Za podzemlje su značajna dva tipa staništa, kopneno i vodeno. Vodeno stanište, osim jezeraca i brzih stalnih ili povremenih tokova, čini tanki sloj vode koji se prelijeva po sigama i zidovima špilja. Podzemnim životinjicama najbogatije su tanke vodene prevlake po zemlji i po nakupinama raspadnutih organskih ostataka. Ovdje se sreće čitav niz najrazličitijih skupina kao male ili mikroskopski sitne vrste račića, grinja, oblića, maločetinjaša, pauka, lažištipavaca i kornjaša.
Prave podzemne životinje koje cijeli život provode pod zemljom nazivaju se troglobionti. Uslijed nedostatka svjetla u njihovoj građi došlo je do promjena u odnosu na nadzemne životinje pa većinom nemaju pigmenta ni oči. Zbog toga se razvijaju nove prilagodbe, kao osjetilo dodira (duga ticala, četine i dlake po tijelu), osjetilo za vlagu, kao i različiti oblici kemoreceptora.

Špiljski skakavac (Troglophilus cavicola)

Do sada su najpoznatije dvije endemske vrste račića iz špilje Manite peći Proasellus coxalis lucifugus i Bogidiella sketi. U skupini lažištipavaca (Pseudoscorpionida) najzanimljivija je endemska vrsta Chthonius radjai.        
Od kukaca, u špilji je zabilježen trčak (Typhlotrechus bilimeki ssp. likanensis) i leptodirus (L. hochenwarti ssp. velebiticus).
Sniježnica na Buljmi je stanište endemske vrste trčka Nebria velebiticolla. Od trčaka još su zabilježene dvije vrste, i to Redensekia likana ssp. likana i Spelaeodromus pluto.
Sniježnica nasuprot Babing vrha je stanište zanimljive i česte vrste Astagobius angustatus ssp. vukusici.
Jama pod stijenom Buljme je obitavalište već spomenute rijetke vrste Leptodirus hochenwarti ssp. velebiticus.

U špiljama Nacionalnog parka postoje vrste koje dio vremena provode na površini, i to većinom noću. Nazivaju se troglofili. Za hladnih, tamnih i vlažnih noći izlaze na površinu i izvan špilje, uglavnom u potrazi za hranom. U ovu skupinu ubrajamo špiljskog šturka (Grylomorpha dalmatina) i špiljskog konjica (Troglophylus cavicola)

Šišmiši

Osim podzemnih vrsta u podzemlju su česte i vrste koje ulaze u špilje radi sklanjanja od nepovoljnih vanjskih uvjeta. Ovdje se najčešće radi o različitim skupinama kukaca, poput tulara, dvokrilaca i noćnih leptira.
Šišmiši spadaju također u ovu grupu jer se u špiljama odmaraju, razmnožavaju i othranjuju mlade, a hranu traže izvan špilja.