Nonostante il territorio della riserva sia abbastanza limitato ed in passato fortemente antropizzato, la fauna vertebrata è abbastanza ricca, soprattutto per quanto riguarda l’avifauna che comprende sia specie stanziali che di passo; tra queste ultime è frequente osservare il transito di specie acquatiche.
Tra i rapaci va citata la presenza del pellegrino (Falco peregrinus), della poiana (Buteo buteo), del gheppio (Falco tinnunculus), del barbagianni (Tyto alba), dell’assiolo (Otus scops) e della civetta (Athene noctua). La macchia presente nella Timpa offre ospitalità a diverse specie di passeriformi.

Nell’area protetta, tra i mammiferi, sono presenti specie quali la volpe (Vulpes vulpes), la donnola (Mustela nivalis), il riccio europeo occidentale (Erinaceus europaeus), il coniglio selvatico (Oryctolagus cuniculus). Gli insensati interventi di sistemazione della falesia in località Santa Caterina, che hanno previsto la posa di strati sovrapposti di reti metalliche, tra cui quelle con maglie larghe 8 cm, hanno reso le relative aree della riserva e del SIC inaccessibili a tali specie, frammentando gli habitat; a tal proposito è auspicabile un restauro dell’area che preveda almeno al parziale rimozione di tali reti. Tra i mammiferi di piccole dimensioni, sono diffusi il mustiolo (Suncus etruscus) e il quercino (Eliomys quercinus).

Tra i rettili più comuni nell’area protetta vanno citati la lucertola campestre (Podarcis sicula), il gongilo (Chalcides ocellatus), il biacco (Hierophis viridiflavus), il colubro leopardino (Elaphe situla), il saettone occhirossi (Elaphe lineata).

Particolare interesse riveste, inoltre, la presenza di un piccolo anfibio in corrispondenza delle sorgenti esistenti sulla spiaggia del Mulino: si tratta del discoglosso dipinto (Discoglossus pictus pictus), specie di interesse comunitario, in Sicilia in sensibile diminuzione. Nella riserva la sua presenza è stata messa in pericolo dall’impianto di captazione della sorgente Miuccio. La previsione di un ulteriore intervento di captazione nella stessa area, che porterebbe la portata emunta ad un valore più che doppio rispetto a quello attuale, determinando la drastica riduzione o persino la scomparsa di parte delle emergenze sorgentizie residuali, rischia di fare sparire questa specie dalla riserva.