Die Tierwelt der Rhön ist geprägt durch die Existenz vieler bedrohter Tierarten Mitteleuropas. Neben dem größten Birkhuhnvorkommen außerhalb der Alpen (hier finden sie eine Informationsbroschüre zum Birkhuhn als Download) leben weitere empfindliche Arten mit großen Revieransprüchen wie der Uhu und der Schwarzstorch im Biosphärenreservat.
Insgesamt wird die Zahl der Tierarten auf ca. 20.000 geschätzt, davon wurden weit über 100 Arten der Roten Liste der Bundesrepublik Deutschland nachgewiesen.
Beispielsweise wurde die Wildkatze (Felis silvestris silvestris) – eine ausgewiesene Anhang IV-Art der FFH-Richtlinie – in einem eigenen Projekt des Vereins RhönNatur im Biosphärenreservat nachgewiesen.
Es gibt Tiere mit deutlichen Verbreitungsschwerpunkten in der Rhön, wie z.B. Raubwürger, Steinschmätzer, Wachtelkönig, Roter Milan, Schwarzer Apollo, Geburtshelferkröte etc.
Unter den Säugetieren leben in der Rhön gefährdete Arten wie Haselmaus, Sumpfspitzmaus, Wasserspitzmaus, die Alpenspitzmaus und die häufig vertretenen Fledermausarten. Neben den bereits genannten Vogelarten naturnaher Waldökosysteme beherbergt das Biosphärenreservat Leitarten wie die Hohltaube, Spechte und zahlreiche Greifvögel (z.B. Rotmilan, Sperber und Rauhfußkauz).
An Fließgewässern sind vor allem Wasseramsel und Eisvogel häufig verbreitet, seltener der Flussuferläufer.
Auf offenen Wiesenlandschaften können Wachtelkönig, Bekassine, Wiesenpieper und Steinschmätzer brüten, Heckenbrüter wie Neuntöter, Dorngrasmücke oder Wendehals kommen in reich strukturierten Kulturlandschaften vor.
Die Reptilien und Amphibien sind die am stärksten gefährdeten Tiergruppen der Rhön und sind vertreten durch die noch häufig vorkommende Blindschleiche, die zerstreut auftretende Ringelnatter und die in Mooren lebende Kreuzotter. Gefährdete Arten dieser Gruppe sind Kammmolch, Laubfrosch, Knoblauchkröte, Gelbbauchunke und Geburtshelferkröte.
Die Fische der Rhön mit Groppe, Bachforelle, Bachneunauge, Schmerle und Elritze sind Leitarten naturnaher Fließgewässer, die von der Äsche im Mittel- und Unterlauf komplettiert werden.
Die Gruppe der Insekten weist eine hohe Artenvielfalt und –zahl auf. Leitarten der Magerrasen sind Segelfalter, Berghexe und diverse Bläulinge, in den Moorlebensräumen kommen Moor-Perlmuttfalter oder der Randring-Perlmuttfalter vor. Auf den Lichtungen und an den Rändern der Rhöner Buchen- und Erlenlaubholzwälder lebt der stark gefährdete Schwarze Apollo. Leitarten der Heuschrecken sind die Rotflügelige Schnarrschrecke sowie die Sumpfschrecke. Libellen haben ihr Verbreitungsgebiet vor allem rund um Gewässer und Moore. Sie werden durch Speer-Azurjungfer, Torf-Mosaikjungfer und Arktische Smaragdlibellen (an Mooren) sowie Gestreifte, Zweigestreifte Quelljungfer, Glänzende Binsenjungfer, Kleine Moosjungfer, Gebänderte und Blauflügel-Prachtlibelle (Gewässer) repräsentiert (Grebe et al. 1995).