通辽市野生动物繁多，有31目65科185种。其中陆栖脊椎动物和哺乳动物有14目25科33种，鱼类有5目11科38种，林木昆虫有7目57科255种，天敌昆虫有9目21科86种，天敌蜘蛛和蛛形纲有8科14属20种，啮齿动物有2目15属8科24种，蚤类有1目6科17属33种，鸟类有19目49科222种。
爬行动物有沙蜥、麻蜥和蛇等，鸟类有大鸨、毛腿沙鸡、蒙古百灵和画眉等，鱼类有红尾鲤鱼等，食草动物有狍、东北鹿、梅花鹿、青羊、野猪等，食肉动物有狼、赤狐、黄鼬等。
有国家一级保护动物丹顶鹤、白鹳、鸨、梅花鹿、紫貂5种；国家二级保护动物灰鹤、蓑羽鹤、鸳鸯、天鹅、猞猁、马鹿、黄羊等近30种。国家级自然保护区大清沟还有环颈雉、斑翘山鹑、野兔、狐狸、斑鸠。
