Anche se nel Parco gli ambienti naturali (aree boscate, forre, cespuglieti) e seminaturali (pascoli) sono spesso interrotti da aree densamente abitate, il patrimonio faunistico puä annoverare ancora una fauna ricca e diversificata, con specie importanti per la conservazione.
Tra i mammiferi predatori, faine (Martes foina) e donnole (Mustela nivalis) sono relativamente comuni. Lungo le rive dei fiumi e dei fossi si osservano spesso tracce della puzzola (Mustela putorius), e del tasso (Meles meles), un plantigrado onnivoro delle dimensioni di un cane di taglia media, riconoscibile grazie all'inconfondibile colorazione del capo a strisce bianche e nere. Questa specie, generalmente legata alle aree boscate di latifoglie, vive anche negli ambienti agricoli che nel Parco sono ampiamente diffusi. Sempre vicino ai fossi e soprattutto nella zona piå vicino a Roma, non è difficile osservare le nutrie (Myocastor corpus), importate dal Sud America negli anni '70 per produrre pellicce (castorino).
Un carnivoro che trova un ambiente favorevole negli ecosistemi agricoli tradizionali â la volpe (Vulpes vulpes), mentre tra gli ungulati, oltre al cinghiale (Sus scrofa) ampiamente distribuito nel territorio, è presente nel settore settentrionale del Parco un piccolo gruppo di daini (Dama dama): un cervide tipico di ambiente mediterraneo, ma che ben si adatta agli ambienti di prateria aperta e radure. Di notte non è difficile incontrare la lepre europea (Lepus europeus), mentre si aggira nei prati pascolo.
Tra gli insettivori si ricorda la presenza del riccio (Erinaceus europaeus) e della talpa (Talpa romana), mentre i Roditori sono rappresentati dall'istrice (Hystrix cristata), riconoscibile per i lunghi aculei striati, dal moscardino (Muscardinus avellanarius): un tipico abitante delle siepi e delle zone ai margini del bosco, e da diverse specie di arvicole.
Tra gli uccelli si annoverano diverse specie stanziali e migratorie. Fino ad oggi è stata rilevata la presenza di 18 specie nidificanti a priorità di conservazione secondo le direttive della Comunità Europea, tra le quali si ricordano il falco pecchiaiolo (Pernis apivorus), probabilmente nidificante nella zona settentrionale del Parco, il coloratissimo gruccione (Merops apiaster) che scava la sua tana in pareti o terreni friabili come quelle prossime al Tevere, il picchio verde (Picus viridis) che vive diffusamente nei boschi di querce, l'averla piccola (Lanius collurio) e l'averla capirossa (Lanius senator), legata a zone pascolate con cespugli sparsi.
Di interesse sono le diverse specie di rapaci diurni come il nibbio bruno (Milvus migrans) ed il falco pellegrino (Falco peregrinus), mentre al crepuscolo il Parco diventa il territorio di caccia di rapaci notturni come la civetta, il barbagianni, l'assiolo, il gufo comune e l'allocco.
Ancora, particolarmente numerosi sono i rettili: presenti il biacco (Hierophis viridiflavus), la vipera (Vi-pera aspis), il saettone (Zamenis longissimus) e la testuggine di Hermann (Testudo hermanni). Nelle zone umide abitano, infine, alcuni anfibi come la rana appenninica (Rana italica), la rana verde (Rana bergeri – kl hispanica), il rospo comune (Bufo bufo) e il rospo smeraldino (Bufo viridis) ed una specie di particolare interesse conservazionistico: la Salamandrina dagli occhiali (Sala-mandrina perspicillata).