Животинският свят на Славянка също е много интересен и разнообразен, представен е главно от средиземноморски и субсредиземноморски видове. Голям е броят и на топлолюбивите средноевропейски представители.
В долните и средни течения на реките най-характерни са маришката мряна (Barbus cyclolepis) и струмският гулеш (Noemacheilus angorae bureschi), а в горните – черната мряна (Barbus meridionalis petenyi) и балканската пъстърва (Salmo trutta fario). Струмският гулеш е балкански ендемит и се среща само в българските и гръцките участъци на реките Струма, Места и техните притоци.
В пояса на ксеротермните дъбови гори се срещат гръцката жаба (Rana graeca, балкански ендемит), зелената крастава жаба (Bufo viridis), зеленият гущер (Lacerta viridis), македонският гущер (Podarcis erhardii, балкански ендемит), ивичестият гущер (Lacerta trilineata), тънкият стрелец (Coluber najadum), вдлъбнаточелият смок (Malpolon monspessulanus), ивичестият смок (Elaphe quatuorlineata). В пояса на иглолистните гори се срещат дъждовникът (Salamandra salamandra), ливадният гущер (Lacerta agilis), горската дългокрака жаба (Rana dalmatina), слепокът (Anguis fragilis), смокът мишкар (Elaphe longissima), медянката (Coronella austriaca), а в пояса на високопланинската храстова и тревна растителност – планинската водна жаба (Rana temporaria) и усойницата (Vipera berus).
От бозайниците широко са разпространени различни видове земеровки, мишки, къртицата (Talpa europaea), катерицата (Sciurus vulgaris), сънливци, водният плъх (Arvicola terrestris), сърната (Capreolus capreolus), дивата свиня (Sus scrofa), сивият заек (Lepus europaeus), лисицата (Vulpes vulpes), дивата котка (Felis sylvestris), белката (Martes foina), язовецът (Meles meles), златката (Martes martes), вълкът (Canis lupus), мечката (Ursus arctos). Срещат се много медитерански видове прилепи, обитатели на пещерите – средиземноморски подковонос, подковонос на Мехели, средиземноморско прилепче, дългопръст нощник. В най-високите части на планината се срещат подземната полевка (Pitymys subterraneus) и рядката за нашата страна снежна полевка (Microtus nivalis).
Голямо е видовото разнообразие на птиците. В ниските предпланински райони и в пояса на дъбовите гори гнездят сивата овесарка (Emberiza calandra), градинската овесарка (Emberiza hortulana), черешарката (Coccothraustes coccothraustes), испанското врабче (Passer hispaniolensis), гургулицата (Streptopelia turtur), черночелата сврачка (Lanius minor), червенокръстата лястовица (Hirundo daurica), полската яребица (Perdix perdix), жалобният синигер (Parus lugubris), дългоопашатият синигер (Aegithalos caudatus), гривякът (Columba palumbus), пътпъдъкът (Coturnix coturnix), белогърбият кълвач (Picoides leucotos), черният кълвач (Dryocopus martius), ястребогушото коприварче (Sylvia nisoria), пъстрият скален дрозд (Monticola saxatilis), въртошийката (Jynx torquilla), чухалът (Otus scops) и др.
В иглолистния пояс са разпространени елшовата скатия (Carduelis spinus), червенушката (Pyrhula pyrhula), горската дърволазка (Certhia familiaris), черният синигер (Parus ater), еловият певец (Phylloscopus collybitus), червеноглавото кралче (Regulus ignicapillus), имеловият дрозд (Turdus viscivorus), сивогушата завирушка (Prunella modularis), кръсточовката (Loxia curvirostra), сокерицата (Nucifraga caryocatactes), пъстрите кълвачи, горската ушата сова (Asio otus), горската улулица (Strix aluco), соколът орко (Falco subbuteo), малкият ястреб (Accipiter nisus), обикновеният мишелов (Buteo buteo) и др.
В най-високите части на Славянка се срещат горската бъбрица (Anthus trivialis), пъстрогушата завирушка (Prunella collaris), сивото каменарче (Oenanthe oenanthe), хайдушката гарга (Pyrrhocorax graculus) и др.
Изключително е разнообразието на насекоми – повече от 1200 вида. От тях особено интересни са пеперудите, между които има и нови за науката видове.
В Славянка, подобно на Беласица, доста видове топлолюбиви животни се срещат на голяма надморска височина. Само тук у нас например сколопендрата (Scolopendra cingulata, циркуммедитерански вид) достига разпространението си 1100 м н. в. (в другите части на страната се среща между 50 и 800 м н. в.), зелената крастава жаба (Bufo viridis, вид с южнопалеарктичен ареал) достига 2000 м н. в., а шипоопашатата костенурка (Testudo hermanni) – 1450 м н.в.
Ендемити на високите части на планината са Poecilimon mistshenkoi marzani от правокрилите насекоми, Agabus bulgaricus от водните бръмбари и др.