L’ensemble volcanique, grâce à sa position isolée et à la présence d’écosystèmes tant méditerranéens que continentaux, constitue un important carrefour zoo-géographique. La proximité de la bande côtière, le fait d’être le seul relief placé au centre de la plaine de la Campanie, les conditions climatiques favorables et la grande diversité de l’environnement en font une importante aire de repos et de refuge pour la faune migratrice et ont permis, sur un territoire de faible étendue, la présence d’une intéressante communauté faunistique, protagoniste, comme les espèces végétales, de colonisations répétées à la suite des éruptions cycliques du Vésuve.
Les oiseaux sont le groupe le plus représenté dans la zone du Parc, avec environ 150 espèces migratrices, hivernantes ou nichantes. La proximité de la côte favorise le stationnement d’espèces qui, venant de la mer, identifient dans la silhouette du volcan un important point de référence à proximité de la côte et un endroit où s’arrêter après avoir traversé la Méditerranée. Quelques espèces présentes sont insérées dans la Directive Habitats, comme le pèlerin (Falco peregrinus), qui nidifie dans les murs intérieurs du Grand Cône.

Les reptiles trouvent sur l’ensemble volcanique des conditions idéales pour se reproduire et le Vésuve est donc une zone de grande importance pour la conservation de ces animaux ; ils sont présents avec huit espèces, Le plus répandu est la couleuvre verte et jaune (Coluber viridiflavus). Le manque d’eaux de surface limite la présence d’amphibiens ; le crapaud vert (Bufotes viridis) est répandu sur les versants oriental, septentrional et occidental de l’ensemble volcanique ; espèce protégée par la Directive “Habitat“, présente des taches de couleur vert émeraude sur le dos, et concentre l’effort de reproduction en quelques jours, au printemps, en exploitant les flaques éphémères des premières pluies.
Certaines espèces de chiroptères présentes sont menacées d’extinction et sont protégées par la directive sur l’utilisation rationnelle des habitats, qui vise à la conservation d’espèces et d’écosystèmes considérés comme menacés au niveau européen. La seule présence de ces espèces a conduit à la création, dans la zone de l’ensemble volcanique, de deux Sites d’Importance Communautaire (zones SIC) dont l’étendue coïncide substantiellement avec le périmètre de la zone protégée.
Les interventions forestières du siècle dernier ont transformé les communautés de mammifères présentes en zone Vésuvienne. Aujourd’hui, 29 espèces, sont recensées, presque toutes aux habitudes nocturnes, dont 11 sont représentées par des chauves-souris extrêmement importantes du point de vue de la conservation.
Une recherche récente a permis de recenser 1229 espèces d’arthropodes, dont beaucoup ont un intérêt considérable faunistique et/ou biogéographique, et certaines ne sont présentes que sur l’ensemble volcanique. Des recherches approfondies ont été menées sur les lépidoptères : 44 espèces de papillons diurnes, représentant un peuplement différent des autres massifs montagneux de Campanie, ont été recensées en raison des conditions climatiques particulières, géographie et végétation du bâtiment volcanique Somma-Vésuve.