Contrasta pel caràcter acusadament meridional lligat al de les terres ibèriques i al de les serres llevantines, i elements septentrionals que assoleixen una posició extrema en aquestes muntanyes. Constitueixen un punt d’unió entre les terres septentrionals (territori pirinenc) i els meridionals (territori ibèric).

De la fauna invertebrada destaquen les espècies cavernícoles amb algunes formes ibèriques molt rares, que a Catalunya només són conegudes dels Ports: coleòpters com Paraphaenops brevihianus, Ceuthosphodrus levantinus i Tychobythinus escolai, miriàpodes i aràcnids com l’endemisme llevantí Speleoharpactea levantina, a més de la fauna cavernícola de quiròpters. Els mol·luscs mostren una notable diversitat i singularitat, amb nombroses espècies endèmiques (Cochlostoma fontqueri, Bythinella batalleri, ...). Els diversos grups d’artròpodes són amplament representats per espècies de notable interès (coleòpters, aràcnids, heteròpters, miriàpodes i lepidòpters). Així, per exemple, entre els lepidòpters existeixen agunes espècies que hi troben el seu límit septentrional (Orgyia antiqua), el límit meridional (Strebelote panda) i algunes papallones poc conegudes en d’atres terres catalanes (Zygaena ignifera i Graellsia isabellae).

La fauna vertebrada és representada per diversos grups d’animals, algun d’ells amb espècies que tenen una gran importància qualitativa. La gran extensió d’àrees naturals més o menys ben conservades han permès el desenvolupament i supervivència de grans ocells rapinyaires, com el voltor (Gyps fulvus), que manté una important àrea de cria en aquestes terres, l’àguila daurada (Aquila chrysaetos) i l’àguila calçada (Hieraetus pennatus) entre d’atres.

Els mamífers mantenen alguns poblaments importants a la zona, amb oa presència d’algunes espècies molt rares o desaparegudes d’altres terres properes. Aquest és el cas de a cabra salvatge (Capra hispanica) que manté als Ports un dels reductes més importants d’aquesta espècies dins els Països Catalans. També és el cas de la llúdriga (Lutra lutra), que viu en els rius d’aquest espai, o el gat fer. Com a espècie introduïda cal afegir el mufló (Ovis musimon).

Ca ressaltar la presència d’alguns elements faunístics medioeuropeus, com ara el pardal de bardissa, el cercavores, el pica-soques blau o el còlit gris. D’entre els amfibis destaca el tritó meridional (Pleurodeles waltl) i el tritó marbrat (Triturus marmoratus), entre d’altres.

Es rius de la conca del Matarranya sostenen una gran diversitat de peixos representatius de la fauna mediterrània d’origen ibèric i d’origen europeu.