Desde el punto de vista faunístico, el Parque alberga aproximadamente 700 especies, de las cuales 271 son invertebrados y el resto vertebrados.

El Parque está considerado dentro de la denominada Sierra de Arteaga, por la CONABIO, y representa un área de importancia para la conservación de las aves (AICA). Dentro del Parque se distribuyen varias especies de flora y fauna enlistadas en la NOM-059-SEMARNAT-2010. Destaca la presencia de la cotorra serrana (Rhynchopsitta terrisi) cuya población se distribuye principalmente en los bosques de esta área natural protegida. Además en el PNCM, en “Los Condominios” se puede observar el sitio de anidación más importante de la cotorra serrana oriental.

Por otro lado, el área forma parte de la ruta migratoria de la mariposa monarca (Danaus plexippus), siendo los bosques del Parque, el primer macizo montañoso con hábitat de bosque que encuentran en su camino hacia el sur. La Mariposa Monarca, utiliza como sitio de paso y descanso los bosques del Parque Nacional Cumbres de Monterrey.

En materia de reptiles se tiene como referencia, que para el estado de Nuevo León se tienen registradas 54 especies de anfibios y reptiles; dentro de la Sierra Madre Oriental. (Canseco-Márquez et al., 2004), se confirma la gran diversidad herpetofaunistica existente en el Parque Nacional Cumbres de Monterrey; registrando 44 especies representadas en 8 anuros, una salamandra, 20 saurios, 14 serpientes y una tortuga. Esta diversidad representa el 30.76 % de la herpetofauna registrada para el estado de Nuevo León con 143 especies repartidas en 28 de anfibios y 115 de reptiles. (Llorente-Bousquets, et al. 2008.).

El inventario de aves para el Parque Nacional es de 148 especies, representan el 35% de la avifauna para el estado de Nuevo León con 419 especies (Contreras et al. 2008) lo que confirma el valor del Parque Nacional. De acuerdo a la NOM-059-SEMARNAT-2010, las especies catalogadas en estatus de protección son Accipiter cooperii, Accipiter striatus Buteo albonotatus, Buteo swainsoni, Buteogallus anthracinus, Dendroica chrysoparia, Falco peregrinus, Megascops asio, Meleagris gallopavo, Myadestes occidentalis, Myadestes townsendi, Vermivora crissalis y Rhynchopsitta terrisi, incluidas en las categorías de Protección especial y amenazadas