Difficile de présenter de façon à peu près complète la faune des Hautes Vosges et celle du massif du Grand Ballon, tant elle peut se montrer abondante, dans ce milieu pourtant difficile, et variée. Elle est surtout extrêmement spécialisée, s’adaptant au cours de l’évolution aux différents milieux. Milieux d’altitude et de montagne, bien sûr, au climat sévère et aux précipitations conséquentes, mais aussi milieux forestiers, espaces ouverts, groupes rocheux ou tourbières.
La petite faune des invertébrés y est relativement peu représentée mise à part les insectes : carabes, cicindèles, scarabées, charançons, sauterelles et criquets, bourdons et fourmis, papillons, dont beaucoup d’espèces présentes sont essentiellement montagnardes.
Parmi les vertébrés, les oiseaux seront assez fréquemment observables, par beau temps, mais forcément moins nombreux qu’en plaine. Parmi les nicheurs, caractéristiques de ce milieu, le pipit spioncelle, le traquet motteux et l’accenteur alpin. Mais aussi le pipit farlouse et le pipit des arbres, le traquet tarier, l’alouette des champs, le bruant fou. D’autres ne viennent que s’alimenter sur le massif, sans y nicher : merles, grives, faucons crécerelles, qui chassent les nicheurs au sol. Parmi les oiseaux de plus grande taille le grand corbeau ou le faucon pèlerin peuvent parfois s’observer. Le grand tétras, la gélinotte des bois ou la chouette de Tengmalm sont, hélas, devenus rarissimes à cause de la modification et de la réduction de leurs milieux favoris
Les forêts d’altitudes hébergent l’avifaune habituelle : casse-noix moucheté, bec-croisé des sapins, pinson des arbres. Signalons la bécasse des bois, qui vient au printemps, parader sur les chaumes à proximité de la hêtraie. Parmi les mammifères, belettes, hermines et martres fréquentent les Hautes Chaumes. Et même le renard !
Le chamois, réintroduit dans les années 50, prolifère sur les flancs de la plupart des ballons, sur lesquels le chevreuil se laisse parfois observer. Le cerf se tient, quant à lui, en lisière forestière.
Le lynx, réintroduit lui aussi, a beaucoup plus de mal à maintenir une population rare. Sauvage et farouche il reste la plupart du temps invisible, se contentant de laisser çà et là, parcimonieusement, sa large empreinte dans la neige ou dans la boue.