thumb|right|240px|Crveni klokan je najveći tobolčar i jedan od endemičnih životinja u Australiji. thumb|right|240px|Gušter ogrličar s raširenom ogrlicom.
U faunu Australije ubrajaju se mnoge jedinstvene životinje; oko 83 % sisavaca, 89 % gmazova, 90 % riba i kukaca i 93 % vodozemaca koji nastanjuju ovaj kontinent je endemično za Australiju. Visoka razina endemičnosti je rezultat duge zemljopisne izoliranosti ovog kontinenta, tektonske stabilnosti i zbog neobičnog utjecaja promjene klime na tlo i biljke tijekom vremena. Jedinstvena osobina australske faune je relativna rijetkost placentnih sisavaca. Zato tobolčari - grupa sisavaca koji svoje mlade podižu u džepu, uključujući oposume, koale, klokane i druge - zauzimaju mnoge ekološke niše koje placentali zauzimaju drugdje u svijetu. Australija je dom dvije od pet poznatih vrsta jednootvornih sisavaca (monotermata), a tu žive i brojne otrovne vrste poput čudnovatog kljunaša, pauka, štipavaca, meduza, školjkaša i raža. Jedinstveno, u Australiji živi više otrovnih nego neotrovnih vrsta zmija.
Dolazak Maora u Australiju prije više od 40.000 godina, a kasnije i Europljana 1788. godine, je dosta utjecao na faunu. Lov, uvođenje vrsta koje tu nisu prije živjele te prenamjena zemljišta uključujući i uništavanje staništa, su doveli do izumiranja mnogih vrsta. Neke od njih su rajski papagaj, Chaeropus ecaudatus i Potorous platyops. Nestabilno tlo još uvijek ugrožava mnoge vrste. Da bi zaštitila svoju faunu, australska vlada je osnovala mnoga zaštićena područja.
Podrijetlo thumb|right|240px|Australija je nekada bila dio superkontinenta Gondvane. I geološki i klimatski događaji su pomogli da fauna Australije postane jedinstvena. Australija je nekada bila dio superkontinenta Gondvana, zajedno s Južnom Amerikom, Afrikom, Indijom i Antarktikom. Gondvana se počela raspadati prije 140 milijuna godina; prije 50 milijuna godina Australija se odvojila od Antarktike i bila relativno izolirana sve do sudara Indoaustralske ploče s Azijskom pločom prije 5,3 milijuna godina. Evoluciju današnje faune je jednim dijelom oblikovala jedinstvena klima i geologija kontinenta. Dok se Australija odmicala, bila je, donekle, izolirana od efekata globalnih klimatskih promjena. Jedinstvena fauna koja je živjela na Gondvani je preživjela i prilagođavala se u Australiji.
Nakon miocena, fauna azijskog podrijetla mogla se preseliti u Australiju. Wallaceova linija—hipotetična linija koja dijeli zoogeografske regije Azije i Australazije - označava granicu između Euroazijske i Indoaustralske ploče. Ova granica nije dozvolila formiranje kopnenog mosta i rezultirala u različitoj zoogeografskoj rasprostranjenosti (azijske vrste nisu dospjele u Australiju i potisnule životinje koje su tu živjele), s izuzetkom ptica. Nakon pojave morske struje oko Antarktika prije nekih 15 milijuna godina, australska klima je postala suha, što je dovelo do stvaranja raznolike grupe organizama specijaliziranih za sušne uvjete, kao što su na vlažnim tropskim i sezonski vlažnim mjestima nastale vrste prilagođene tom staništu.
Sisavci thumb|left|240px|Psoglavi vučak je izumro 1936.
Australija je bogata fosilima sisavaca, kao i živim vrstama, od kojih dominiraju tobolčari. Fosili pokazuju da su monotremati bili prisutni u Australiji od rane krede,Archer, M. et al., 1985. First Mesozoic mammal from Australia-an early Cretaceous monotreme. Nature 318:363–366 prije 145-99 milijuna godina, a da su se tobolčari i placentali pojavili u eocenu,Godthelp, H. et al. 1992. Earliest known Australian Tertiary mammal fauna. Nature, 356:514–516 prije 56-34 milijuna godina, kada se moderni sisavci pojavljuju među fosilnim zapisima. Iako su tobolčari i placentali koegzistirali u Australiji u eocenu, samo su tobolčari preživjeli do danas. Placentalni sisavci su se ponovo pojavili u miocenu, kada se Australija primakla Indoneziji, pa su se šišmiši i štakori počeli pojavljivati u fosilnim zapisima. Tobolčari su evoluirali da popune specifične ekološke niše, a u mnogim su slučajevima fizički slični placentalnim sisavcima u Euroaziji i Sjevernoj Americi koji okupiraju slične niše.Townsend, C.R. et al. 2002. Essentials of Ecology 2nd edition. Blackwell Publishers To je fenomen poznat kao konvergentna evolucija. Naprimjer, glavni predator u Australiji, psoglavi vučak, je bio upadljivo sličan psima poput sivog vuka; jedreći oposumi i leteće vjeverice imaju slične prilagodbe koje im omogućavaju život u zraku; i numbat i mravojedi su kukcojedi koji kopaju da bi našli hranu.
Ptice thumb|right|240px|Emu je druga najveća ptica svijeta i endemičan za Australiju. Australija i teritoriji koji joj pripadaju su dom za preko 800 vrsta ptica; oko 350 njih je endemično za zoogeografsku regiju koja obuhvaća Australiju, Novu Gvineju i Novi Zeland. Fosilni zapisi ptica u Australiji nisu baš česti; međutim, ima fosila predaka živih vrsta koji su živjeli i u kasnom oligocenu.Australian Museum. 2001. Fossil history of birds: fossil history overview Ptice koje potiču s Gondvane su neletačice, biserke i ogroman broj endemičnih papiga. Australske papige čine šestinu svjetske populacije, zajedno s mnogim kakaduima. Kukabura je najveći vodomar, poznata po svom pjevu sličnom smijanju. thumb|left|240px|Ženka ružičastog kakadua
Vrapčarke Australije su carići, crvendaći, svrake, medojedi, puzavci, liroptice, rajske ptice i baštovanke. Baštovanke su evolucionistima veoma interesantne zbog svog običaja da mužjaci prave stubove i pećinice od grančica, a kasnije oko njih stavljaju predmete raznih boja kako bi privukli ženke.
Ptice koje su relativno nedavno naselile ove prostore su lastavice, ševe, drozdovi, sunčanice i neke ptice grabljivice. Brojne je ptice uveo čovjek, od kojih su neke štetne po vrste koje su ovdje živjele, dok neke uspješno žive s njima. Neke od njih su vrabac, čvorak i indijska Mina.
Oko 200 vrsta morskih ptica živi na australskoj obali, uključujući mnoge selice. Oko dva milijuna ptica prolazi Australiju kada se sele od Rusije do Novog Zelanda. Jedna vrlo česta velika morska ptica je Australski nesit. Mali pingvin je jedina vrsta pingvina koja se razmnožava u Australiji.
Vodozemci i gmazovi thumb|right|240px|Limnodynastes dumerilii, česta vrsta žabe u Australiji. Australija ima četiri porodice žaba i jednu uvezenu vrstu žabe, trščanu žabu. Trščana žaba je uvezena u Australiju 1935. u neuspjelom pokušaju da se kontroliraju štetnici koji uništavaju šećernu trsku. Od tada je postala štetočina i proširila svoj areal po sjeveru Australije. Osim što se natjecala s domaćim kukcojedima za hranu, mogla je stvoriti otrov koji je smrtonosan za domaću faunu kao i za ljude. Myobatrachidae, ili južne žabe, su najveća grupa žaba u Australiji, sa 120 vrsta u 21 rodu. Istaknut pripadnik ove porodice je šarena i ugrožena vrsta Pseudophryne corroboree. Žabe koje žive na drveću, iz porodice Hylidae, su česte u područjima gdje su padaline česte na sjevernoj i istočnoj obali; postoji 77 australskih vrsta iz 3 roda. 18 vrsta iz dva roda porodice Microhylidae su ograničene na kišne šume; najmanja vrsta, Cophixalus exiguus, je iz ove porodice. Postoji jedna vrsta iz porodice pravih žaba (Ranidae) - australska šumska žaba - koja nastanjuje samo kišne šume Queenslanda. Kao i drugdje, nastao je veliki pad u populaciji žaba u Australiji prošlih godina. Iako razlozi nestajanja nisu utvrđeni, barem jednim dijelom može biti kriva bolest kod vodozemaca - Chytridiomykoza.
thumb|left|240px|Morski krokodil je najveća vrsta krokodila na svijetu.
U Australiji postoje i slatkovodni i morski krokodili. Morski krokodil, sa svojih 7 m dužine i više od 1000 kg težine, je najveći na svijetu, i može ubiti i ubija ljude. Žive na obali, u rijekama i močvarama na sjeveru Australije, a i uzgajaju se zbog svog mesa i kože. Slatkovodni krokodili, koji žive samo na sjeveru Australije, se ne smatraju opasnima za ljude.
Obalu Australije posjećuje šest vrsta želvi: Natator depressus, golema želva, Eretmochelys imbricata, Lepidochelys olivacea, Caretta caretta i sedmopruga usminjača; sve su zaštićene u australskim vodama. Postoji 29 vrsta slatkovodnih kornjača iz osam rodova porodice Chelidae. Carettochelys insculpta je jedini australski pripadnik te porodice. Australija i Antarktika su jedini kontinenti bez ijedne vrste kopnenih kornjača.
Australija je jedini kontinent na kojem ima više otrovnih nego neotrovnih zmija. Australske zmije se svrstavaju u sedam porodica. Od njih su najotrovnije Oxyuranus microlepidotus, Pseudonaja textilis, tajpan i Notechis scutatus i pripadaju porodici Elapidae. Od 200 vrsta te porodice 86 živi samo u Australiji. 33 vrste morskih zmija porodice Hydrophiidae nastanjuju vode na sjeveru Australije; mnoge su veoma otrovne. Dvije vrste morskih zmija porodice Acrochordidae također žive u australskim vodama. Australija ima samo 11 vrsta iz najznačajnije porodice zmija, Colubridae; nijedna od njih nije endemična, i smatraju se relativno novim pridošlicama iz Azije. Postoji 15 vrsta pitona i 31 vrsta kukcojedih slijepih zmija.
thumb|right|240px|Varanus giganteus
U Australiji postoji više vrsta guštera nego igdje drugdje u svijetu. Ima 114 vrsta u 18 rodova gekona koji žive na cijelom kontinentu. Pygopodidae je porodica beznogih guštera endemičnih za australsku regiju; od 34 vrste u 13 rodova, samo jedna ne živi na ovom kontinentu. Ima 66 vrsta agama u 13 rodova. Ima 26 vrsta varana u Australiji, od kojih je najveći Varanus giganteus, koji može narasti do 2 m dužine. Postoji 389 vrsta skinka u 38 rodova, što čini oko 50 % svih australskih guštera; u ovu grupu spadaju gušteri plavog jezika.
Ribe Više od 4 400 vrsta riba nastanjuje vode Australije;CSIRO. 2004. Standard Names of Australian Fish od njih je 90 % endemično. Međutim, zbog relativne rijetkosti slatkih vodotokova, u Australiji živi samo 170 vrsta slatkovodnih riba. Dvije porodice slatkovodnih riba imaju drevno podrijetlo: Osteoglossidae i vrsta Neoceratodus forsteri. Neoceratodus forsteri, najprimitivnija dvodihalica, je evoluirala prije nego što se Australija odvojila od Gondvane. Jedna od najmanjih slatkovodnih riba, karakteristična za jugozapadni dio zapadne Australije, je Lepidogalaxias salamandroides, koja može preživjeti sušu tokom sušne sezone zakopavajući se u blato. Ostale poprodice koje potiču s Gondvane su Retropinnidae, Galaxiidae, Aplochitonidae i Percichthyidae. Osim drevnih slatkovodnih vrsta, 70 % australskih slatkovodnih riba je u srodstvu s tropskim Indo-Pacifičkim morskim vrstama koje su se prilagodile slatkoj vodi.Williams, W.D. and Allen, G.R. 1987. Origins and adaptations of the fauna of inland waters. In D.W. Walton Ed. Fauna of Australia, Volume 1A. Australian Government Publishing Service, Canberra. Ipak, fosilni zapisi pokazuju da su mnoge od ovih riba drevnog podrijetla. U ove vrste spadaju paklare, haringe, Melanotaeniidae, Plotosidae i nekih 50 vrsta porodice Eleotridae. Dvije vrste slatkovodnih morskih pasa žive na Sjevernom Teritoriju.
thumb|left|240px|Maccullochella peelii
Nekoliko za Australiju egzotičnih slatkovodnih ribljih vrsta, uključujući i neke pastrvke, losose, grgeče i šarane, je uneseno u australske vode.Wager, R. and Jackson, P. 1993. The Action Plan for Australian Freshwater Fishes , Queensland Department of Primary Industries Fisheries Division Gambusia affinis je posebno agresivna vrsta poznata po napadanju i grizenju peraja drugim ribama. Povezana je sa smanjenjem broja i lokaliziranim izumiranjima nekoliko malih slatkovodnih vrsta. Uvedene vrste pastrvki su imale ozbiljan negativan utjecaj na brojne australske slatkovodne ribe u gornjim tokovima, ali i na druge životinje poput žaba. Šaran je snažno povezan s dramatičnim gubitkom vodenih trava i smanjenjem broja malenih ribljih vrsta, a uz to je i povezan s povećanjem zamućenja u području rijeka Murray-Darling u jugozapadnoj Australiji.
right|thumb|200px|Phyllopteryx taeniolatus, vrsta srodna morskim konjicima se može naći u vodama oko južne Australije.