Alrededor de 1000 especies animales habitan en el parque nacional, en su gran mayoría invertebrados. Las especiales condiciones de aislamiento del archipiélago han favorecido la endemicidad de muchas de sus especies, exclusividad que se manifiesta especialmente en el mundo de los invertebrados. Dentro de la fauna vertebrada las aves ligadas a la laurisilva presentan gran importancia y entre ellas, sin duda, las palomas rabiche y turqué son las más emblemáticas.

Muchas especies de invertebrados se han adaptado al aprovechamiento de microhábitats muy determinados o incluso a depender de alguna especie de planta en particular. En las hojas podemos encontrar las chicharras endémicas del género Canariola, el saltamontes omnívoro Calliphona o los gorgojos del género Laparocerus. La corteza y la madera muerta proporcionan alimento y cobijo a un gran número de pequeñas criaturas como la cucaracha Phyllodromica o las tijeretas endémicas del género Guanchia. Algunos animales llevan su especialización hasta el extremo como el escasísimo gorgojo Rhopalomesites proximus que solo se alimenta de la también amenazada tabaiba de monte (Euphorbia mellifera).

Otros invertebrados prefieren moverse por el suelo del bosque. Es el caso de los opiliones, y de diversas especies de moluscos, como los vistosos Napaeus y las falsas babosas del género Insulivitrina, entre las que es particularmente llamativa Insulivitrina oromii por su tamaño, que puede superar los 5 cm. de longitud. Estos moluscos tienen un importante papel en la descomposición de la materia vegetal. En el suelo del bosque también es destacada la presencia de escarabajos cazadores como el escarabajo apestoso Broscus crassimargo, de color negro y fuertes mandíbulas, que al ser molestado o sentirse amenazado, desprende un fuerte olor a queso podrido.

La fauna vertebrada de una isla es más pobre en especies que la que vive en el continente. El estar rodeado de agua limita la llegada de muchas especies, especialmente de mamíferos. Por eso, dentro de los vertebrados destacan las aves con la presencia de 28 especies, ya que ellas pueden llegar más fácilmente.

En lo que respecta a las rapaces son tres las especies diurnas del parque: el gavilán (Accipiter nisus ssp.granti), cuya adaptación a los bosques (alas cortas, cola larga) le hacen ser el predador por excelencia de las selvas canarias, siendo muy difícil su observación; por su tamaño y su forma de volar y planear en espacios abiertos, destaca el aguililla (Buteo buteo ssp.insularum), que es el ave nidificante de mayor envergadura del parque nacional; y el cernícalo (Falco tinnunculus ssp.canariensis), eficaz cazador de pequeños reptiles e insectos que prefiere los lugares abiertos. Por su parte,la coruja o búho chico (Asio otus ssp.canariensis) es la única rapaz nocturna presente en el parque ya que la escasísima lechuza (Tyto alba ssp.alba) no llega a entrar en el monte. Ambas especies son fundamentales en el control de ratas y ratones.

Sin lugar a dudas, las “estrellas” de la avifauna forestal son las dos palomas endémicas de Canarias: la paloma turqué (Columba bollii) y la paloma rabiche (Columba junoniae). Probablemente ellas tuvieron mucho que ver con la llegada de la laurisilva a Canarias trayendo las semillas del continente hasta las islas, cuando la laurisilva todavía cubría la cuenca mediterránea antes de las glaciaciones. Son dos especies perfectamente adaptadas al monte, la turqué nidificando en árboles y la rabiche en andenes y riscos (ambas sólo ponen un huevo, cuando la mayoría de las especies de paloma ponen dos).

Comparten ecosistema con ellas pájaros de menor tamaño, la mayoría insectívoros u omnívoros: cuarteron o pinzón vulgar (Fringilla coelebs ssp.tintillon),el carpintero o herrerillo (Cyanistes caeruleus ssp.teneriffae), el hornero (Phylloscopus canariensis), el reyezuelo o bandera (Regulus teneriffae) y la calandra o petirrojo (Erithacus rubecula ssp.mycrorhynchus). Todos ellos son bastante fáciles de ver, aunque no llegan a tener la abundancia e importancia del mirlo (Turdus merula ssp.cabrerae), un “ecologista” de primer orden ya que es, uno de los principales encargados de dispersar las semillas de la laurisilva por la isla. El cuervo (Corvus corax ssp.canariensis), la andoriña o vencejo (Apus unicolor), el canario (Serinus canaria) y las currucas (Sylvia sps.) también usan Garajonay aunque no son aves forestales.

Reptiles y anfibios no abundan en Garajonay ya que es un ecosistema nublado y fresco. En las zonas más soleadas del parque, sin embargo, sí podemos encontrar las tres especies de reptiles endémicos de la isla de forma esporádica: el lagarto (Gallotia caesaris ssp.gomerae), la lisa (Chalcides viridanus ssp.coeruleopunctatus) y el pracan (Tarentola gomerensis), este último activo por la noche. El único anfibio que llega al parque es la rana (Hyla meridionalis).

Los mamíferos autóctonos (que llegaron por sus propios medios) sólo están representados por los murciélagos. Las cuatro especies presentes en la isla también se han encontrado en el parque: el murciélago rabudo (Tadarida teniotis), el murciélago de Madeira (Pipistrellus maderensis), el murciélago montañero (Hypsugo savii) y el murciélago de bosque (Barbastella barbastellus ssp.guanchae). Grietas, oquedades en árboles y edificios abandonados son los habitáculos preferidos por los murciélagos gomeros.

Otros mamíferos que habitan Garajonay fueron introducidos por el hombre. La rata (Ratus ratus), el ratón (Mus musculus), el conejo (Oryctolagus cunniculus) y el gato cimarrón (Felix catus) llevan reproduciéndose en la isla desde hace cientos de años, siendo su afección a la fauna (especialmente a los reptiles y aves) un grave problema de conservación. Probablemente, en el hecho de que el lagarto gigante de La Gomera (Gallotia bravoana) sea el reptil más amenazado del planeta, tiene mucho que ver las poblaciones de roedores y gatos asilvestrados de la isla. El control de sus poblaciones es complicadísimo y su erradicación imposible.

Algunas de las especies propias del parque se encuentran amenazadas, tal y como se refleja en la siguiente tabla. Dichas especies se encuentran protegidas mediante su inclusión en alguna de las categorías de amenaza ("en peligro de extinción" (EX) o "vulnerable" (VU)) que se recogen, tanto en el Catálogo Español de Especies Amenazadas, como en el Catálogo Canario de Especies Protegidas.