Com relação à fauna, esta é depauperada, com baixas densidades de indivíduos e poucas espécies endêmicas. Apesar da pequena densidade e do pouco endemismo, já foram identificadas 17 espécies de anfíbios, 44 de répteis, 695 de aves e 120 de mamíferos, num total de 876 espécies de animais vertebrados, pouco se conhecendo em relação aosinvertebrados. Descrições de novas espécies vêm sendo registradas, indicando um conhecimento botânico e zoológico bastante precário deste ecossistema, que segundo os pesquisadores é considerado o menos conhecido e estudado dos ecossistemas brasileiros.
Na Caatinga vive a ararinha-azul, ameaçada de extinção. O último exemplar da espécie vivendo na natureza não foi mais visto desde o final de 2000. Outros animais da região são osapo-cururu, asa-branca, cutia, gambá, preá, veado-catingueiro, tatu-peba e o sagui-de-tufos-brancos, entre outros.