W Mongolii spotkamy wiele cennych gatunków, które są zagrożone wyginięciem w innych regionach Azji, Europy i świata. Tutaj też znajdują się ważne miejsca żerowania niezwykle rzadkich ptaków migrujących. Podobnie jak na roślinność, tak i na szatę zwierzęcą Mongolii składa się mieszanina gatunków typowych dla tajgi, stepu i pustyni. Faunę reprezentuje 136 gatunków ssaków należących do 8 rodzin, 426 gatunków ptaków z 58 rodzin, 22 gatunków gadów, 8 gatunków płazów, 75 gatunków ryb i kilkanaście tysięcy bezkręgowców (w tym 12 tys. owadów). Na liście gatunków zagrożonych (wpisanych do Czerwonej Księgi) znajdziemy 28 gatunków ssaków, 30 ptaków, 5 gadów i 4 płazy i 12 gatunków ryb.

Świetlista tajga modrzewiowa daje schronienie dużym drapieżnikom: wilkom, rysiom, niedźwiedziom brunatnym, jak również dużym parzystokopytnym roślinożercom, takim jak łosie, renifery i piżmowce. Szczególnie ciekawym gatunkiem jest piżmowiec Moschus moschiferus. Wśród rozpoznanych 62 gatunków ssaków świetlistej tajgi mongolskiej odnajdziemy również inne mniejsze charakterystyczne zwierzęta, jak choćby przedstawicieli rodziny łasicowatych: rosomaka (Gulo gulo) o długiej czarnobrunatnej sierści, sobola (Martes zibellina) słynący z pięknego gęstego futra, które niestety przyczyniło się do niemal całkowitego wytępienia tego zwierzęcia, czy burunduka Eutamias sibiricus.

Tajgę mongolską zamieszkuje 277 gatunków ptaków, takich jak: głuszec (Tetrao parvisostris), sójka (Garrulus glandarius), sóweczka (Glaucidium passerinum), puszczyk mszarny (Strix nebulosa), dzięcioł trójpalczasty (Picoides tridactylus), kukułka wschodnia (Cuculus saturatus). Na podmokłych polanach i terenach bagnistych, m.in. w okolicach jeziora Chubsugul, spotkamy żerujące tam pelikany, żurawie, czarne bociany, szablodzioby, kuliki. W jeziorach i rzekach strefy tajgi żyje 25 gatunków ryb m.in. jesiotr bajkalski (Acipenser baeri), lenok (Brachymystax lenok), tajmień (Hugo tajmen), lipień, biały łosoś, szczupak.

Strefę wysokogórską gór Mongolii zamieszkują zwierzęta, które przystosowały się do trudnych warunków klimatycznych i terenowych występujących wśród skalistych i stromych grani. Charakterystycznym ssakiem zamieszkującym najwyższe partie Mongolii jest podgatunek dzikiej owcy zwany argali (Ovis ammon). Argale, zwierzęta wielkości konia, osiągające długość ciała do 2,1 m i ważące do 230 kg, są największymi owcami na Ziemi. Najbardziej charakterystyczne są ich potężne, podwójnie skręcane rogi metrowej długości. Ważą one średnio 50 kg. Największą szansę na zobaczenie tych bardzo płochliwych zwierząt mamy bardzo wczesnym rankiem, kiedy schodzą po piarżystych i stromych zboczach do wodopojów.

W trudnych warunkach górskich dobrze radzi sobie największy ze wszystkich podgatunków koziorożca - koziorożec syberyjski (Capra sibirica). Zwierzę to osiąga wysokość do 105 cm w kłębie, jego głowę wieńczą masywne, lekko zakrzywione rogi, o długości dochodzącej u najstarszych osobników do 1,4 m. Dzięki dobrze przystosowanym kopytom koziorożce świetnie wspinają się po bardzo urwistych ścianach skalnych. Mają brązowe ubarwienie i wyraźną ciemną pręgę wzdłuż grzbietu. Żywią się trawą, krzewinkami i porostami. Naturalnymi wrogami koziorożców są wilki i orły, które polują na młode koźlątka.

Niewątpliwym królem wysokogórskich obszarów Mongolii jest pantera śnieżna, zwana irbisem (Uncia uncia). Zamieszkuje skaliste najwyższe piętra Atłaju Gobijskiego, spotyka się ją również w Atłaju Mongolskim i w Changaju. Jest największym przedstawicielem rodziny kotów spotykanych w Mongolii, ważącym 25 - 75 kg, o długości ciała do 2,5 m (z czego jedną trzecią stanowi ogon). Charakterystyczne jest długie, gęste i cętkowane futro irbisa w kolorze szarym albo białym z kremowym nalotem, które chroni kota przed surowym klimatem. Ubarwienie pozwala też irbisowi dobrze maskować się wśród skał i ułatwia mu polowanie. Ukryty wśród szarych kamieni wygląda jak plama przybrudzonego śniegu. Żyje pośród skał, chroni się w szczelinach skalnych i jaskiniach powyżej górnej granicy lasu, na wysokości od 2000 m po granicę wiecznego śniegu. Jest samotnikiem, prowadzi nocny tryb życia żywiąc się dzikimi owcami, kozami, zającami, szczekuszkami, gryzoniami i ptakami. W opiece nad potomstwem (2 - 3 młode w jednym miocie) aktywny udział bierze samiec. Irbis znajduje się na światowej liście gatunków zagrożonych wyginięciem Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody IUCN. Szacuje się, że w Mongolii występuje dzisiaj 500 - 1700 panter śnieżnych.

Wśród ptaków, które spotkamy penetrując najwyższe partie górskie, znajdują się: ułar ałtajski (Tetraogallus altaicus) z rodziny bażantowatych, jeden gatunek kopetony (Eudromia morinellus) z kusaków, ptaka nieco większego od kuropatwy, oraz pardwa (Lagopus lagopus, L. mutus) z głuszcowatych, która trzy razy w roku zmienia kolor upierzenia (wiosną głowa i szyja pardwy są szarobrunatne, spód biały, a reszta ciała rdzawa, a na zimę ptak przyjmuje białą barwę). Tereny wysokogórskie zamieszkuje też czeczotka mongolska (Leucosticte brandti), gatunek bardzo słabo poznany, wrończyk (Pyrrhocorax pyrrhocorax) i gatunek gołębia (Columbia lupestris).