Parcul Național Retezat, datorită habitatelor sale foarte diverse, multe naturale, sau puțin modificate de intervenția umană, adăposteşte o faună și floră deosebit de bogată, atât în ceea ce priveşte numărul de specii, cât şi numărul mare de exemplare care alcătuiesc populațiile acestor specii. În arealul parcului au fost inventariate 108 specii de păsări, 55 de specii de mamifere, 8 specii de peşti, 5 specii de reptile şi 7 specii de amfibieni. De interes crescut pentru Retezat sunt şi nevertebratele, în rândul cărora se găsesc cele mai multe specii endemice pentru parc (specie endemică = întâlnită doar în acel loc). Retezatul este renumit prin diversitatea sa floristică, adăpostind aproape 1190 specii de plante superioare autohtone din cele peste 3136 cunoscute în Romania.
MAMIFERE
Mamiferele identificate până în prezent în Parcul Național Retezat, în număr de 55 de specii, reprezintă peste 23% din mamiferele terestre ale Europei, ceea ce arată încă o dată diversitatea habitatelor naturale prezente aici. Parcul oferă condiții pentru supraviețuirea celor mai importante dintre carnivorele mari europene: lupul (Canis lupus), ursul (Ursus arctos) şi râsul (Lynx lynx).
De asemenea, în parc se întâlnesc ierbivore mari, cum sunt capra neagră (Rupicapra rupicapra), cerbul (Cervus elaphus) şi căpriorul (Capreolus capreolus).
În diverse habitate ale parcului unde se găsesc mamifere de talie foarte mică (de exemplu: șoareci), întâlnim și carnivore de mici dimensiuni care se hrănesc cu acestea. Printre carnivorele de mici dimensiuni amintim: pisica sălbatică (Felis silvestris) şi mustelidele (precum nevăstuica (Mustela nivalis), hermelina (Mustela erminea), jderul de copac (Martes martes), jderul de piatră (Martes foina), viezurele/bursucul (Meles meles) și vidra (Lutra lutra)). Dintre rozătoare, o prezență inedită în parc este marmota (Marmota marmota) observată de turişti în zona alpină a Retezatului, pe timpul primăverii, verii şi toamnei. Iarna, marmota, la fel ca şi alte specii din parc, hibernează în vizuini. Introdusă în anul 1973 în Rezervația Științifică Gemenele, în căldarea lacului Gemenele, a ajuns să se extindă în număr mare în toată zona alpină a Retezatului Central, în zona lacurilor glaciare şi a pajiştilor alpine, unde găseşte un mozaic de habitate propice hrănirii şi construirii de vizuini.
PĂSĂRI
Avifauna Parcului Național Retezat cuprindea, la nivelul anului 1992, un număr de 82 de specii de păsări, dintre care 60 de specii clocitoare, 11 specii posibil clocitoare şi alte 11 specii de pasaj, oaspeți de iarnă sau prezențe accidentale, conform studiului ”Structura specifică a comunităților de păsări şi mamifere din Parcul Național Retezat”, elaborat de prof. dr. Dan Munteanu. În urma cercetărilor recente efectuate în parc cu ocazia inventarierii şi cartării speciilor de floră şi faună, s-a constatat existența unui număr de 108 specii de păsări.
Aici se pot întâlni specii rare precum: acvila de munte (Aquila chrysaetos), reprezentată şi pe sigla parcului, acvila țipătoare mică (Clanga pomarina), şerparul (Circaetus gallicus), şoimul călător (Falco peregrinus), cocoşul de munte (Tetrao urogallus), buha (Bubo bubo), ciuvica (Glaucidium paserrinum), barza neagră (Ciconia nigra) şi altele.
AMFIBIENI
În Parcul Național Retezat trăiesc 7 specii de amfibieni între care amintim salamandra (Salamandra salamandra), tritonul de munte (Ichthyosaura alpestris) şi buhaiul de baltă cu burta galbenă (Bombina variegata). La nivel național toate speciile de amfibieni sunt protejate deoarece se consideră ca au de suferit în urma pierderii habitatelor propice înmulțirii şi a modificărilor climatice.
REPTILE
Reptilele sunt reprezentate în parc prin 5 specii, din care amintim vipera (Vipera berus), o specie bine cunoscută de amatorii de drumeții la munte, care este considerată specie periclitată la noi în țară din cauza faptului că multe exemplare au fost ucise pe motiv că sunt dăunătoare sau periculoase pentru om. Contrar acestor credințe vipera este un animal precaut care poate să simtă apropierea unei persoane de la 20 de metri distanță. Singurul moment când aceasta atacă este atunci când se simte amenințată.
NEVERTEBRATE
Nevertebratele sunt reprezentate în Parcul Național Retezat prin aproximativ trei mii de specii încadrate în toate grupele taxonomice caracteristice habitatelor carpatice. În rândul nevertebratelor se găsesc cele mai multe endemite animale din Retezat, fiind identificate până în prezent 9 subspecii endemice de fluturi de zi, cel puțin 6 specii endemice de plecoptere, 4 de tricoptere şi 8 de nematode-viermi inferiori. Dintre nevertebrate, în Parcul Național Retezat, fluturii au fost cel mai mult studiați. Până în prezent, pentru parc, a fost stabilit un număr de 1100 de specii de fluturi. Ca o recunoaştere a importanței pe care o are Retezatul pentru conservarea fluturilor, Lunca Berhina a fost declarată Arie de Importanță Lepidopterologică Europeană. Dintre speciile de nevertebrate amintim croitorul fagului (Rosalia alpina), cosaşul transilvan (Pholidoptera transsylvanica) şi fluturele Litera L (Nymphalis vaualbum) care se bucură de protecție la nivel european.
PLANTE
Existența aici a mai bine de o treime din flora vasculară a României este unul din motivele pentru care a fost declarat Parc Național. La acestea se adaugă un număr aproximativ egal de “specii inferioare” - briofite (muşchi), licheni, alge. Foarte importanți pentru conservarea plantelor din Retezat sunt cei peste 90 de taxoni endemici din totalul de 127-400 taxoni endemici acceptați de diferiți autori pentru România. Dintre speciile de plante protejate prezente în parc amintim: flămânzica (Draba dorneri), iarba gâtului (Tozzia carpathica), papucul doamnei (Cypripedium calceolus), ghințura galbenă (Gentiana lutea) sângele voinicului (Gymnadenia rhellicani), floarea de colț (Leontopodium alpinum), ultimele 4 specii fiind desemnate şi Monumente ale Naturii în România. De asemenea, multe specii de plante îşi au aici locul clasic, ca de exemplu Barbarea lepuznica, Centaurea pseudophrygia ratezatensis, Oxytropis jacquinii retezatensis, Hypochoeris maculata var. carpatica, Festuca rupicola var. retezatensis.