אף שהצמחייה של הפארק הלאומי גרנד טיטון היא בדרך כלל בריאה קיים חשש שהאורן לבן-הקליפה, ובמידה פחותה יותר האורן המפותל, שרויים בסכנה. במקרה של האורן לבן-הקליפה מין פולש של פטרייה הידוע כשלפוחית החלודה של האורן הלבן מחליש את העץ, והופך אותו לפגיע יותר להרס מחיפושית האורן ההררית ("Dendroctonus ponderosae") האנדמית. אורן לבן-קליפה משגשג בדרך כלל בגבהים מעל 2,400 מטרים ומייצר זרעים (צנוברים) גדולים שעשירים בתכולת שומן ומהווים מקור מזון חשוב למינים שונים של בעלי חיים כדוגמת דוב גריזלי, סנאי אדום וקיק אגוזים אמריקאי. מין זה נחשב מין מפתח בכך ש"תפקידו האקולוגי הוא גדול באופן בלתי פרופורציוני יחסי לכמותו", ומין בסיס בכך שיש לו תפקיד מרכזי ש"מגדיר את המבנה, הפונקציה והתהליך של המערכת האקולוגית". בדרך כלל אורן לבן-קליפה נדבק פחות משלפוחית החלודה של האורן הלבן ברחבי המערכת האקולוגית ילוסטון רבתי מאשר באזורים אחרים דוגמת הפארק הלאומי גליישר ורכס קסקייד. כמות ההדבקות של אורן לבן-קליפה בשלפוחית החלודה של האורן לבן-הקליפה בפארק הלאומי ילוסטון נמוכה במקצת מאשר בגרנד טיטון. אף שהפטרייה אינה כשלעצמה המקור לתמותה מוגברת, היא מחלישה את העצים ובכך מקלה על חיפושיות האורן המקומיות לפלוש לעץ, ובכך להגדיל את התמותה. אף שהנוהג הכללי בפארקים הלאומיים הוא לאפשר לטבע להתנהל ללא הפרעה, המגמה המדאיגה של מחלה מוגברת ותמותה של עצי האורן לבן-הקליפה חיוניים עוררו מאמץ משותף בין רשויות ממשלתיות שונות להתערב על מנת להגן על המין.
בעלי חיים.
משערים שכ-10,000 מינים של חרקים נמצאים לעיתים קרובות בפארק. הם מאביקים צמחים, מהווים מקור מזון לעופות, דגים, יונקים ובעלי חיים אחרים, ומסייעים בריקבון של עצים מתים. בדוגמה אחת לחשיבות של החרקים למערכת האקולוגית, נחילים של עשים מהמין "Euxoa auxiliaris" עולים בסתיו לאזור האלפיני להזדווג, ומתים אחר-כך במספרים גדולים. דובי גריזלי נוהגים לאכול כמויות גדולות של העשים העשירים בשומן לפני שהם נכנסים לתרדמת חורף. מחקר מצא שכאשר מין זה של עשים זמין, דובים צורכים כ-40,000 עשים ביום, שווה ערך ל-20,000 קלוריות ליום.
17 מינים של דגים מצויים במימי הפארק (ועוד כמה מינים השוכנים רק במעיינות החמים). מין הטרוטה המקומי היחיד בפארק הלאומי גרנד טיטון הוא תת-מין של טרוטת קלארק ששמו המדעי: "Oncorhynchus clarkii behnkei" . זהו גם תת-המין היחיד של טרוטת קלארק שחי בפלגי מים ובנהרות בלבד. חוקרים שונים לא הצליחו לזהות הבדלים גנטיים כלשהם בין תת-מין זה לתת-המין של הפארק הלאומי ילוסטון ("Oncorhynchus clarkii bouvieri"), אם כי יש הבדל במראה החיצוני. הנקודות על עורו של תת-המין של הנהר סנייק קטנות יותר, ומכסות חלקים גדולים יותר של גופו, ושני תת-המינים חיים בגומחות אקולוגיות שונות. תת-המין של הנהר סנייק זוהה על ידי כמה חוקרים באמצע שנות ה-90 של המאה ה-20 כתת-מין נפרד ומדינת ויומינג מכירה בו כתת-מין נפרד, אם כי המדינות השכנות אינה מכירה בכך. תת-מין זה נמצא רק בנהר סנייק וביובליו שמעבר לסכר אגם ג'קסון עד מאגר פאליסדס באיידהו. מינים אחרים שאינם מקומיים, כדוגמת טרוטת עין-הקשת וטרוטת האגמים, הוחדרו למימי הפארק על ידי מחלקת הדגה וחיות הבר של ויומינג או שהיגרו מילוסטון. כיום יש חמישה מינים של טרוטה במימי הפארק. מינים מקומיים אחרים של דגים כוללים את ה-"Prosopium williamsoni" , "Rhinichthys cataractae" ו-"Catostomus platyrhynchus" . מינים זרים כוללים את ה-"Gila atraria" , ו-"Thymallus arcticus" .
שישה מינים של דו-חיים תועדו בתחומי הפארק, כולל: צפרדע קולומביה מנוקדת ("Rana luteiventris"), "Pseudacris maculata" , סלמנדרה מנומרת ("Ambystoma tigrinum"), תת-מין של קרפדה מערבית ששמו המדעי "Bufo boreas boreas" , וצפרדע האחו ("Lithobates pipiens"), שייתכן שהוכחדה מאזור הפארק. מין דו-חי שישי, צפרדע השור, הוחדר לפארק הלאומי גרנד טיטון.
רק ארבעה מיני זוחלים תועדו בפארק: שלושה מינים של נחשים והם: שני תת-מינים של נחש בירית, תת-המין "Thamnophis elegans vagrans" ותת-המין "Thamnophis sirtalis fitchi" הנפוץ פחות ו-"Charina bottae" , ומין אחד של לטאה: "Sceloporus graciosus graciosus" , שתועדה לראשונה ב-1992. אף אחד מהמינים אינו ארסי.
מעל ל-300 מיני עופות תועדו בפארק כולל "Selasphorus calliope" , מין הציפור הקטן ביותר באמריקה הצפונית, כמו גם ברבור מחצצר, עוף המים הגדול ביותר באמריקה הצפונית. בנוסף לברבור המחצצר תועדו 30 מינים נוספים של עופות מים כולל ברווז כחול-כנפיים, מרגון גדול, ברווז אמריקאי וברווז הרלקון הצבעוני אבל המתבודד שלעיתים נצפה בקניון קסקייד. בין העופות הדורסים: עיטם לבן-ראש, עיט זהוב, שלך, עקב אדום-זנב, בז אמריקני ובז נודד שנצפה מדי פעם. מבין 14 דורסי הלילה שדווחו, הנפוץ ביותר הוא אוח וירג'יניה, אף ש-"Aegolius funereus" ולילית אפורה נצפים מדי פעם גם כן. כתריסר מינים של נקרים דווחו, כמו גם מספר דומה של סבכיים, חופמיים ושחפים. עקעק שחור-מקור ("Pica hudsonia") הקולני והחי בלהקות נוהג לבקר באתרי המחנאות לעיתים קרובות בעוד שעורבני שטלר
וקיק אגוזים אמריקאי נמצאים באזורים מרוחקים. המישורים המכוסים בשיחים של ג'קסון הול הם האזורים המועדפים על שכווי הלענה, "Spizella breweri" וחקיין הערבות ("Oreoscoptes montanus"), בעוד שבביצות מבקרים לעיתים קרובות אנפה כחולה גדולה, שקנאי אמריקאי, עגור קנדי ובמקרים נדירים קרובו השרוי בסכנת הכחדה, עגור אמריקאי.
61 מינים של יונקים תועדו בפארק הלאומי טיטון. אלו כוללים את הזאב המצוי, שנכחד מהאזור בתחילת המאה ה-20, אבל היגר לפארק הלאומי גרנד טיטון מהפארק הלאומי ילוסטון הסמוך לאחר שמין זה הושב לשם. שובם של הזאבים הבטיח שכל מיני היונקים המקומיים קיימים כיום בפארק. בנוסף לזאבים יש 17 מינים נוספים של טורפים בתחומי הפארק הלאומי גרנד טיטון כולל דוב גריזלי ודוב שחור אמריקני הנפוץ יותר. תצפיות תדירות של זאב ערבות, לוטרה צפון-אמריקנית, דלק אמריקני, גירית אמריקאית ותצפיות אקראיות של פומה צפון-אמריקאית, שונר קנדי וגרגרן מדווחות מדי שנה. כמה מינים של מכרסמים קיימים כולל מרמיטה זהובת-בטן, טמיאס קטן, אונדטרה, סנאי אדום, כמה סנאיי קרקע, פיקה אמריקאית, ארנבת השלג, סמרן מקריס ובונה קנדי, המכרסם הגדול בפארק, וחמישה מיני עטלפים.
בין היונקים הגדולים הנפוץ ביותר הוא האייל הקנדי, שאוכלוסייתו בפארק נאמדת באלפים. נתיב הנדידה שלהם בין שמורת חיות הבר הלאומית האייל הקנדי והפארק הלאומי ילוסטון הוא דרך הפארק הלאומי הלאומי גרנד טיטון, אף שקל לראותם בכל עונה בשנה, מספרם גדול במיוחד באביב ובסתיו. פרסתניים אחרים כוללים את הביזון אמריקאי ואנטילוקפרה אמריקנית, בעל החיים המהיר ביותר באמריקה הצפונית המצוי ברחבי ג'קסון הול, כמו גם האייל הקורא, הנוטה להישאר בסמוך למקווי מים. פרסתניים נוספים כוללים: צפיר הקורדילרים, אייל פרדי לבן-זנב, אייל פרדי שחור-זנב וכבש גדול קרניים שכ-100 עד 125 פרטים שלו חיים באזורים האלפיניים והסלעיים של הפסגות.
הפארק הלאומי גרנד טיטון הוא הפארק הלאומי האמריקני היחיד שמתיר ציד בתחומיו, אבל רק את האייל הקנדי, במטרה לווסת את גודל האוכלוסייה של מין זה. הוראה זו נכללה בחוק שאיחד בין המונומנט הלאומי ג'קסון הול והפארק הלאומי גרנד טיטון ב-1950. אף שכמה פארקים לאומיים באלסקה מתירים ציד לשם מחיה עבור התושבים הילידים ואזורים אחרים המנוהלים על ידי שירות הפארקים הלאומיים מתירים ציד בנסיבות מוגבלות מאוד, הציד אסור בכל הפארקים הלאומיים האחרים של ארצות הברית. ציידים בפארק הלאומי גרנד טיטון חייבים לקבל רישיון ציד של ויומינג, ולהישבע כסגנים לשומרי הפארק. הציד מוגבל לאזורים מזרחית לנהר סנייק וצפונית למוראן. הציד מותר רק מזרחית לכביש 89. התומכים בהמשך ציד האייל הקנדי, שמתרחש בסתיו, טוענים שעדרי האייל הקנדי יסבלו מהתפוצצות אוכלוסין אלמלא הציד, ויובילו לפגיעה בצמחייה מרעיית יתר על ידי עדרי האייל הקנדי. המתנגדים טוענים שהיה גידול בטורפים הטבעיים בפארק הלאומי גרנד טיטון כדוגמת הזאבים ודובי הגריזלי, מה שמייתר את הציד השנתי וחושף את הציידים להתקפות מדובי גריזלי שמתרגלים להיזון מהשאריות שנותרו מהציד.
אקולוגיה של שריפות.