Avec actuellement 205 espèces de vertébrés recensées, la Haute Chaîne du Jura possède une biodiversité animale forte. Le caractère montagnard de la faune est marqué par la présence de populations de mammifères et d’oiseaux, typiques des forêts et des crêtes de montagne. Quelques espèces sont emblématiques, comme le Grand Tétras, la Gélinotte des bois, le Lynx boréal, l’Aigle royal, le Pic tridactyle ou encore la Chevêchette d’Europe.

• Sur les 143 espèces d’oiseaux recensés, 91 sont nicheuses et 127 espèces sont protégées au niveau national. Paradoxalement, ce n’est pas le cas de l’animal emblématique de la Haute Chaîne, le Grand Tétras, ni du second tétraonidé « star », la Gélinotte des bois, mais il n’est plus chassé sur le massif du Jura depuis 1974.
• La Réserve naturelle abrite la seule vraie population montagnarde de Cerf élaphe du département de l’Ain et du massif Jurassien,. Cette dernière est en augmentation régulière.
• La plus importante population de Chamois du massif du Jura (600 individus) parcourt les éboulis, les replats herbeux ou les sous-bois forestiers à la recherche de sa nourriture et bascule, selon l’heure et la saison, d’un versant à l’autre.
• Concernant les chauves-souris, 23 espèces seraient recensées sur la Haute Chaîne.
• Les reptiles et amphibiens sont représentés chacun par 7 espèces : Lézard vivipare, Couleuvre verte et jaune, Sonneur à ventre jaune, Triton alpestre, Grenouille rousse…

Dans le monde méconnu des insectes 932 espèces ont été identifiées dont un certain nombre sont dignes d’intérêt à l’échelon national et/ou européen ; mais on estime qu’il pourrait y en avoir plusieurs centaines, voire milliers d’autres à recenser !