Mamuts, rinocerontes lanudos, bisontes de estepa, uros, renos y cabras monteses formaron parte de la fauna del municipio de Oviedo en los últimos milenios de la Edad del Hielo y los primeros del Holoceno, el período actual, entre 19.000 y 8.000 años antes del presente. Los grandes herbívoros peculiarizan las comunidades de vertebrados terrestres de ese tiempo, pero en ellas se integran otras especies, de mamíferos y de aves, que hoy siguen presentes, si no en Oviedo, sí en otras partes de Asturias o, cuando menos, de la cordillera Cantábrica. De unas y otras tenemos noticia por los restos óseos y los grabados (parientales y en arte mueble) de la cueva de Las Caldas y, en menor medida, los de La Lluera, localizada igualmente en San Juan de Priorio, y los del abrigo de La Viña, situado en Manzaneda.
Los grandes mamíferos son siempre el grupo de fauna mejor representado en los yacimientos paleolíticos, en tanto se trata de los principales competidores y de las piezas de caza primordiales de los hombres de ese período y, como tales, de los suministradores básicos de alimento y de materiales (piel, huesos, cuernos, garras), y son, por esa razón, los animales dotados de mayor carga simbólica. Además, sus restos se conservan mejor que los de otros grupos de fauna. El único nexo entre aquellas comunidades de grandes mamíferos y las actuales son los caballos, aunque su tipología y su relación con los grupos humanos eran diferentes, y el oso pardo, que desde hace unos años campea de nuevo por territorio ovetense (se han hallado rastros en Udrión, a ocho kilómetros de la capital). Del resto, ninguno habita actualmente en el municipio de Oviedo, aunque sí lo hace, en gran parte de Asturias, el ciervo (si bien como especie reintroducida, tras su extinción, por la caza, a finales del siglo XIX). La cabra montés, aquí conocida como mueyu, desapareció de la cordillera Cantábrica a principios del siglo XX (en la vertiente leonesa vuelve a estar presente, a partir de reintroducciones, aunque no se trata de la misma raza geográfica), y el reno se replegó hacia los territorios árticos al retirarse los hielos de la Península Ibérica (desapareció hace unos 12.000 años). El uro, el ancestro de las razas de ganado vacuno, se extinguió en tiempos históricos, mientras que el bisonte de estepa, el mamut y el rinoceronte lanudo se fueron antes del deshielo glacial.
Las excavaciones en la cueva de Las Caldas han dado con restos óseos de micromamíferos, raros por su fragilidad y su dificultad de conservación, y también por su falta de interés para los habitantes de las cavernas (la mayoría de lo que aparece en su interior fue llevado por el hombre); por el contrario, son útiles indicadores climáticos. Se trata de cuatro roedores: topillos campesino y lusitano, rata de agua y ratón leonado, todos ellos presentes en la actualidad en Asturias y, tal vez, en el concejo ovetense (la situación regional de los micromamíferos se conoce solo en trazo grueso).
Los restos óseos de aves documentados en Las Caldas poseen un alto interés. Han sido identificadas catorce especies, entre ellas la grajilla occidental, desaparecida en Asturias como reproductora desde 1996, pero que tuvo colonias en varios puntos de la comunidad y, en concreto, en el municipio de Oviedo: la mayor conocida en la región, con 35 parejas y más de 200 individuos en invierno (sumando los jóvenes del año y los inmaduros), estuvo asentada en los Meandros del Nora a mediados de los años ochenta, y hubo otra, menor, en Fuso de la Reina, entre 1971 y 1985.
También resulta relevante la presencia de la perdiz pardilla, cuya área de distribución actual en Asturias se ciñe a los Picos de Europa y la cordillera Cantábrica (además, vive en el norte de Portugal, el Sistema Ibérico y en los Pirineos), de modo que la antigua población ovetense se asimila en la selección de hábitat a las perdices pardillas de Europa, que ocupan llanuras agrícolas.
La otra docena de especies son aves comunes y todas ellas representadas en el territorio municipal, como la lechuza común o curuxa, la alondra común, la golondrina común, la urraca común o pega y el escribano triguero, con una vinculación general a los espacios abiertos, si se exceptúa el arrendajo euroasiático o glayu, asociado a bosques (más a formaciones abiertas y clareadas que a manchas densas).
