Australië is het enige land waar alle drie de onderklassen van de zoogdieren voorkomen: de echte zoogdieren, buideldieren en de eierleggende zoogdieren. Tot deze categorie behoort ook de dingo, een verwilderde hond die al lang voor de komst van de blanken werd ingevoerd. De dingo kan niet blaffen, maar des te luider huilen. In Centraal-Australië leven kuddes dromedarissen, die door ontdekkingsreizigers naar Australië zijn gehaald. Buffelkuddes worden aangetroffen in het noorden van Australië, ten oosten van Darwin. Op Fraser Island leven wilde paarden of brumbies die afstammen van de paarden die in de negentiende eeuw van het vasteland kwamen.
Kangoeroes en kangoeroe-achtigen als wallabies, wallaroes en pademelons zijn buideldieren. De grootste soort is de rode reuzenkangoeroe die tot twee meter groot kan worden. In Australië leven meer kangoeroe`s dan mensen er leven zo`n 47 miljoen kangoeroe`s en zo`n 24 miljoen mensen. Het vogelbekdier is een van de merkwaardigste verschijningen in de dierenwereld. Het dier heeft de snavel van een eend, de staart van een bever en zwemvliezen tussen de tenen; bovendien legt het dier eieren, maar drinken de jongen uit z`n uiers. Het zeer schuwe dier komt nog vrij veel voor op Tasmanië en ten oosten van de Great Dividing Range.
De koala is geen beer maar een buideldier, en leeft bijna uitsluitend van bepaalde soorten eucalyptusbladeren. Deze bladeren bevatten zoveel water dat hij geen extra water nodig heeft. De naam koala is ontleend aan de taal van de aboriginals en betekent "die dat niet drinkt".
De mierenegel is een eierleggend zoogdier, komt in geheel Australië voor en eet mieren en termieten. De Tasmaanse duivel is een zwart roofdier dat leeft op het eiland Tasmanië in kleine holen, rotsen en oude boomstronken. Op het vasteland is hij uitgeroeid door de dingo, en ook op Tasmanië wordt het dier met uitsterven bedreigd. De Tasmaanse tijger is een roofdier met dwarsstrepen op de rug en voor het laatst officieel op Tasmanië gezien in 1930. Men neemt aan dat het dier uitgestorven is, maar in mei 2002 werd bekend dat Australische wetenschappers de uitgestorven Tasmaanse tijger weer tot leven willen wekken. Professor Mike Archer vond in een museum een goed bewaard embryo van het dier. Uit onderzoek bleek het DNA nog intact te zijn. De professor denkt dat hij het beest kan klonen. De numbat is een termieteneter en een buideldier zonder buidel. De jongen klemmen zich vast aan de vacht van de moeder. Het dier is zeer zeldzaam en komt alleen nog voor in het zuiden en westen van Australië. In Shark bay komt de zeekoe voor en is 's werelds enige plantenetende zeezoogdier. De Australische vogelwereld kent ongeveer 650, vaak zeer bijzondere soorten. De emoe is een loopvogel en na de struisvogel de grootste vogel ter wereld die overal voorkomt behalve aan de oostkust en op Tasmanië. De emoe komt voor op het wapen van Australië. Australië is zeer rijk aan papegaaien, parkieten, kaketoes, lori's, ijsvogels en duiven.De meeste slangensoorten zijn ongevaarlijk maar de doodsadder, taipan en tijgerslang zijn giftig. Bekende hagedissen zijn de moloch en de kraaghagedis. Er komen twee soorten krokodillen voor in Australië, de riviermondkrokodil of zoutwaterkrokodil. De eerste soort kan wel zeven meter lang worden, de tweede soort wordt maximaal vier meter. Zes van de zeven zeeschildpadsoorten komen bij Australië voor. Bijvoorbeeld de groene schildpad en de dikkopschildpad. In totaal komen er ongeveer 55.000 soorten insecten voor, waarvan bijna 20.000 kevers. Van de 1500 spinnensoorten zijn kogelspinnen en trechterspinnen het meest giftig.  Talloze zeedieren zijn in hun verspreiding beperkt tot de zeeën rond Australië. Gevaarlijk zijn de blauwgeringde achtarm, een octopussensoort, de "box jellyfish" of kubuskwal, egelvissen, steenvissen, roggen, het Portugees oorlogsschip (kwallensoort) en de doornenkroon, een soort zeester. In de Australische wateren komen ongeveer 20 soorten haaien voor. De walvishaai is de grootste vis ter wereld en leeft onder meer in het Ningaloo Marine Park van Western Australia. Bijzonder van vorm en kleur zijn de anthias, die bijna lichtgevend zijn, de helderrode anemoonvis, de driebandanemoonvis en de Maori-lipvis. De merkwaardig uitziende pegasusvis is een van de symbolen van de Australische zeeën.