Заповедник охраняет 36 видов млекопитающих и около 250 видов птиц. Здесь можно встретить представителей южной и северной фауны: стрепета и белую куропатку, сайгака и зайца-беляка, рогатого жаворонка-рюма и полярную сову, лебедя-шипуна, пеликана и голубую чернеть, савку. В водоемах Кургальджинского заповедника гнездятся лысухи и кряквы, чирки трескунки и свистунки, шилохвости, чайки, кулики, цапли. Гордость заповедника — розовые фламинго, гнездящиеся только на мелководном Тенгизе; численность этих птиц достигла здесь 6000 особей. В тростниковых зарослях водятся кабаны. В степи обитают сурки, довольно много журавлей — серых и красавок, канюков; встречаются огромные стада сайгаков.
Фауна позвоночных животных насчитывает 269 видов. Большинство из них птицы — 216 видов.
Список млекопитающих насчитывает 40 видов. Больше половины из этого числа приходится на - грызунов и бурозубок.
Из крупных хищных зверей встречается: медведь, рысь, росомаха. Травоядные представлены лосем и северным оленем лесного подвида.
Два вида пресмыкающихся:
гадюка и
живородящая ящерица,
4 вида земноводных:
углозуб,
обыкновенная жаба,
лягушки:
остромордая и
сибирская.
В озёрах и реках обитают:
язь,
щука,
окунь,
плотва,
елец,
ёрш,
пескарь,
караси:
серебряный и
золотой.
• беспозвоночные:
водные беспозвоночные — 557 видов;
пауки — 85 видов;
стафилиниды — 169 видов;
• позвоночные:
амфибии — 4 вида;
рептилии — 2 вида;
птицы — 216 видов;
млекопитающие — 40 видов.