Животный мир Ямала разнообразен. В составе фауны округа насчитывается около 300 видов позвоночных животных (из них 49 видов млекопитающих), более 256 видов птиц, 33 вида рыб, 5 видов амфибий и 2 вида рептилий.
На территории Арктического побережья автономного округа (берега Обской губы и Карского моря) проживают два вида тюленей – нерпа и морской заяц. На пляжах и в прибрежных льдах встречаются моржи. В настоящее время моржи стали очень редкими, они занесены в Красные книги России и ЯНАО. Из китовидных водится белуха. Есть сведения о том, что у берегов Ямала, наблюдали гренландского кита. На островах и побережье Карского моря живет белый медведь. Над побережьем и прибрежными водами можно увидеть следующих пернатых: чайки, кайры, тупики, люрики, чистики, сибирские гаги, краснозобые гагары. Здесь собираются на лето и остаются на линьку стаи лебедей, гусей и уток. В приморской тундре, и особенно охотно – на островах, гнездятся колониями черные казарки. На некотором удалении от берега любят гнездиться занесенные в Красную книгу малые лебеди.
В тундровой зоне автономного округа можно встретить представителей более сотни видов птиц. Больше всего в тундре, в этом богатом водой краю птиц, чья жизнь, так или иначе, связана с водой. В сухой водораздельной тундре птиц очень мало. Чем дальше на север, тем беднее и видовой состав, и плотность птичьего населения. Здесь живут чернозобая и краснозобая гагары, самая крупная из гагар – белоклювая, тундровая утка – морянка, сибирские гаги. Здесь же гнездятся крупные черные утки синьги и турпаны, большой крохаль. Из тундровых гусей наиболее распространены белолобый гусь и гуменник. Самый маленький по размерам из гусей, пискульник, очень редкий и занесен в Красные книги России и ЯНАО. Самые крупные птицы тундры, это лебеди-кликуны. Очень характерны для тундры белые куропатки. Хищных птиц в тундре немного. Наиболее часто попадается на глаза мохноногий канюк, или зимняк, - довольно крупная ширококрылая птица. Зимняки промышляют главным образом леммингов и полевок, от обилия которых зависит их численность на местах гнездования. Также по всей тундре распространен сокол – сапсан. Сапсан очень редок и потому занесен в Красные книги – международную, России и ЯНАО. Сов в тундре гнездится два вида: болотная сова и полярная сова.
Видовой состав животных тундры представлен грызунами – леммингами и полевками. Хищные звери – лисица, росомаха, горностай, ласка. Самый известный хищник тундры – песец. Песец – традиционный и самый важный промысловый зверь Крайнего Севера. Распространены тундровые волки. Они в отличие от таежных волков крупнее и более светлой окраски. Главным животным, для коренного населения Севера является северный олень. Ямало-Ненецкий автономный округ обладает самым большим стадом северных оленей в России и в мире – на 01 января 2014 года его поголовье достигло 660 тыс. голов. При этом оленеводство относится не только к высокоперспективной сельскохозяйственной отрасли региона, но и является этнообразующей, обеспечивающей сохранность традиционного образа жизни коренного населения Ямала.
Животный мир тайги автономного округа представлен в первую очередь «хозяином» - бурым медведем. Из всего отряда лесных хищных зверей этот – самый большой. Главным пушным зверем на Ямале считается соболь. Близкий родственник соболя – куница, ценность ее шкурки ниже, чем собольей. В семействе куньих есть еще более мелкие зверьки, колонок, горностай, ласка, американская и европейская норки. Самые большие звери из куньих – росомаха и выдра. Одним из характерных хищников тайги является рысь, единственный из дюжины видов диких кошек нашей страны, благополучно проживающих в тайге, в том числе в северной. Лисица населяет всю тайгу и лесотундру, где она придерживается в основном пойменных лесов. Грызуны представлены следующими видами полевок: полевка-экономка, темная, водяная полевка, а также ондатрой. Самый главный лесной грызун - это белка. Белки составляют большую часть всех добываемых пушных зверей. И наконец, еще один грызун, о котором следует сказать особо: бобр. Бобры живут в норах по берегам речек или хатках – полузатопленных жилищах, которые они строят из веток и стволов деревьев. Также в лесах автономного округа проживают зайцы-беляки, лоси, северные дикие олени.
Птицы лесов представлены глухарями, тетеревами, рябчиками, белой куропаткой, кедровкой, серой вороной сорокой, дятлом, синицей и другими.
К хищным птицам тайги относятся - орлан – белохвост, беркут, большой подорлик, скопа, мохноногий канюк, ястреб – тетеревятник, сокол. Ночные хищники – филин, мохноногий сыч, ястребиная и болотная совы.
Рыбы Ямала – это прежде всего сиги. Большинство водоемов, где живут сиговые рыбы, - реки и озера с чистой прозрачной водой. Наиболее известные сиговые – это муксун, чир или щокур, нельма, сиг – пыжьян, омуль, тугун или сосьвинская сельдь, пелядь. Кроме сиговых, на территории Ямало-Ненецкого округа встречаются и другие рыбы, также относящиеся к ценным лососеобразным – таймень, хариус, арктический голец, горбуша. А также осетр, стерлядь, налим, плотва, язь, щука.