La formidable mosaïque de montagnes, de forêts, de cours d'eau, de lacs et de rivages fournit des habitats à un grand nombre d'animaux des espèces méridionales et septentrionales. Puisque le parc est un site naturel protégé, ces animaux peuvent vivre à l'état sauvage, sans trop d'inquiétudes de la part des humains et de la civilisation.

Le parc national des Hautes-Terres-du-Cap-Breton abrite des mammifères, des oiseaux, des amphibiens, des reptiles, des poissons et des invertébrés.

Certaines espèces exigent une protection particulière du fait de leur grande sensibilité à l'activité humaine. Plusieurs espèces sont isolées du reste de leur population en Amérique du Nord.

Les mammifères

On trouve environ 40 espèces de mammifères terrestres dans le nord du Cap-Breton. Des gros et des petits, comme l'orignal, le coyote et le lièvre d'Amérique. Certains de ces mammifères terrestres présentent un intérêt particulier. C'est le cas du lynx du Canada, qui est une espèce en péril. Les eaux limitrophes du parc sont l'habitat de mammifères marins, comme le phoque commun et le globicéphale.

Oiseaux

Des goélands et mouettes, des cormorans, des guillemots à miroir. Dans les forêts, on peut voir de nombreux oiseaux chanteurs, ainsi que des tétras, des buses, des hiboux et le pygargue à tête blanche.

Les amphibiens et reptiles

Compte tenu de son isolement et de ses froides températures, l'île du Cap-Breton n'abrite pas beaucoup d'espèces d'amphibiens et de reptiles. La grenouille verte et la couleuvre rayée sont les représentants les plus courants de ces deux grandes familles. 

Poissons

Les lacs et cours d'eau sont l'habitat de la truite mouchetée, du gaspareau, de l'anguille d'Amérique et de quelques autres espèces qui vivent en eau douce. Les poissons de fond, comme la morue atlantique et les espèces pélagiques comme le requin bleu et le requin pèlerin, préfèrent l'eau salée du golfe du Saint-Laurent et de l'océan Atlantique.

Les invertébrés

Les invertébrés sont indispensables dans l'écosystème. Des milliers d'espèces sont présentes dans le parc national et de différentes familles : araignées, coléoptères, libellules, limaces, pour n'en nommer que quelques-unes.