La fauna que habita en las zonas más altas de la Sierra, por encima del límite del arbolado, tiene un carácter marcadamente estacional; desde finales de primavera las cumbres son frecuentadas por multitud de animales que, sin embargo, empiezan a desaparecer a medida que avanza el otoño. La mayoría descienden a zonas más bajas o muere tras completar su ciclo anual. Sólo unos pocos pasan la época desfavorable refugiados bajo la nieve.
El agua del deshielo alimenta pequeños arroyos que descienden por las laderas más altas. Aquí podemos encontrar anfibios como la salamandra (Salamandra salamandra), de llamativa coloración negra y amarilla, y el sapo común (Bufo bufo), más frecuente en pequeñas charcas.
En los días soleados no es difícil descubrir en los afloramientos rocosos y las pedreras a la lagartija serrana (Iberolacerta cyreni), un reptil que vive exclusivamente en las zonas altas de la Sierra. Los jóvenes, que pueden verse en las pedreras de Siete Picos y Peñalara ya en el mes de junio, son inconfundibles por el llamativo color verde esmeralda de su cola. Estos tonos, también presentes en muchos machos adultos, nos permitirán distinguir esta especie de la lagartija roquera (Podarcis muralis) que también coloniza las zonas supraforestales, aunque prefiere las zonas con matorral.
Quizá el ave más singular de estas zonas de alta montaña sea el pechiazul (Luscinia svecica), que se instala en los piornales y enebrales. En nuestro país esta especie sólo cría en el Sistema Central y en la Cordillera Cantábrica. Sin embargo, el ave abundante en estos matorrales es el acentor común (Prunella modularis), cuyo potente canto inunda los piornales durante el mes de junio.
En los pastizales de altura, en cambio, la especie más común es la collalba gris (Oenanthe oenanthe); en roquedos y canchales se instalan el colirrojo tizón (Phoenicurus ochruros) y el roquero rojo (Monticola saxatilis), mientras que en los prados húmedos con pequeños arroyos o charcas lo hace el bisbita alpino (Anthus spinoletta).
Una de las pocas especies que pasa el invierno en las cumbres es el topillo nival (chionomys nivalis), que muestra predilección por las zonas rocosas. Este pequeño roedor acumula alimentos para la época más desfavorable y pasa el invierno bajo la nieve.
Los corzos, abundantes en el pinar, frecuentan los pastos de las majadas en verano, igual que los jabalíes. También acuden a estos lugares en busca de caza el gato montés y la garduña.
Los insectos más llamativos de estas zonas altas son sin duda las mariposas. A finales de junio, podemos encontrar diversas especies (Aglais urticae, Inachis io, Isoria lattonia, Gonepterix rhamni...) libando las flores de los pastizales (Jurinea, Jasione). Se trata de mariposas que también encontraremos en los claros del pinar y el robledal. Hay una especie, sin embargo, exclusiva de estas zonas de alta montaña: la apolo (Parnassius apollo) que vuela desde finales de mayo hasta principios de septiembre.
Otros insectos exclusivos de las cumbres son los escarabajos pipa (Iberodorcadion hispanicum y otros), cerambícidos endémicos que pueden verse en el verano en los pastizales psicroxerófilos.