Do ryb występujących na terenie CHKO Ponitrie należą m.in. Salmo trutta, głowacz białopłetwy (Cottus gobio), kiełb (Gobio gobio) oraz strzebla potokowa (Phoxinus phoxinus). Płazy reprezentują ropucha szara (Bufo bufo), żaba trawna (Rana temporaria), rzekotka drzewna (Hyla arborea) i kumak górski (Bombina variegata). W obu pasmach górskich stosunkowo licznie występuje wąż Eskulapa (Zamenis longissimus) i murówka zwyczajna (Podarcis muralis), rzadsza jest żmija zygzakowata (Vipera berus) i jaszczurka zielona (Lacerta viridis), zaś na szczycie Ptacznik występuje jaszczurka żyworodna (Zootoca vivipara).
Bardzo bogata i dobrze zbadana jest awifauna tego obszaru chronionego. Gniazdują tu typowe gatunki leśne, zarówno nizinne, jak i górskie, takie jak m.in. orzechówka (Nucifraga caryocatactes), drozd obrożny (Turdus torquatus) i dzięcioł trójpalczasty (Picoides tridactylus). Spośród ptaków drapieżnych występują tu rzadki orzeł cesarski (Aquila heliaca), orlik krzykliwy (Clanga pomarina), sokół wędrowy (Falco peregrinus) i trzmielojad (Pernis apivorus). Do ptaków żyjących na terenie CHKO Ponitrie należą też bocian czarny (Ciconia nigra), puchacz (Bubo bubo), lelek (Caprimulgus europaeus), turkawka (Streptopelia turtur), muchołówka szara (Muscicapa striata), muchołówka mała (Ficedula parva) i muchołówka białoszyja (F.