С зоогеографической точки зрения территория автономного округа принадлежит Голарктической области. Большая часть автономного округа относится к Западно-Сибирской равнинной стране и лишь крайние западные районы принадлежат к Уральской горной стране. К Арктической подобласти относятся (с севера на юг):
- зона арктической акватории (с гренландским китом, белым медведем, атлантическим моржом, кольчатой нерпой и лахтаком) с провинциями: Карско-Байдарацкой (с гренландским тюленем, касаткой и глупышом) и Гыданско-Обской (без последних);
- зона тундр (песец, сибирский и копытный лемминги, малый лебедь, поморники, полярная сова, пуночка), которая в свою очередь подразделяется:
- подзона арктических тундр (северный олень, черная казарка) с провинциями: Ямальской (без белощекой казарки) и Гыданской (с белощекой казаркой);
- подзона типичных тундр (белоклювая гагара, краснозобая казарка) с провинциями: Байдарацко-Ямальской (с узкочерепной полевкой) и Гыданско-Тазовской (с плоскочерепной бурозубкой);
- подзона южных тундр (узкочерепная и красная полевки, кречет, сибирский углозуб) с провинциями: Южно-Ямальской (с куторой) и Нижне-Тазовской (с плоскочерепной бурозубкой).
К Бореальной подобласти относятся (с севера на юг):
- зона лесотундр (бурозубки, песец, росомаха, заяц-беляк, сибирский и копытный лемминги, полевка-экономка, полевка Миддендорфа, красная и пашенная полевки, ондатра, щеголь, малый веретенник, пискулька, кречет, остромордая лягушка) с провинциями: Обской (с куторой и кротом европейским) и Пуровско-Тазовской (с кротом сибирским). Кластерный анализ показывает более тесную связь данной зоны с лесными фаунистическими комплексами по сравнению с тундровыми. Для пойменного фаунистического комплекса Обской провинции характерна высокая численность ондатры, пашенной полевки, полевки-экономки, водяной полевки и водоплавающих птиц;
- зона тайги (бурый медведь, росомаха, соболь, лось, рябчик, глухарь, трехпалый и черный дятлы, филин, свиристель, живородящая ящерица, сибирский углозуб), которая подразделяется:
- подзона северной тайги (песец, лесной северный олень, копытный лемминг (по болотам) с провинциями: Зауральской (с европейской норкой, мышовкой лесной, красно-серой полевкой, полевкой Миддендорфа, лесной куницей, скворцом, луговым коньком и травяной лягушкой), Надымско-Пуровской (с колонком, лесной куницей) и Тазовской (с колонком, оливковым и сибирским дроздами). Пойменный фаунистический комплекс Зауральской провинции, наряду с видами животных пойменного комплекса Обской провинции, отличается наличием мыши-малютки;
- подзона средней тайги (колонок, северный олень, синехвостка, гадюка обыкновенная, жаба серая) с Вахско-Тазовской провинцией (с оливковым и сибирским дроздами).
К Уральской горной стране в пределах территории автономного округа представленной такими видами животных как северный олень, полевка Миддендорфа, уральская северная пищуха, оляпка, травяная лягушка, относятся:
- зона Полярного Урала (песец, узкочерепная полевка, сибирский и копытный лемминги, тундряная куропатка, азиатский бекас) с подзонами: горно-тундровой (узкочерепная полевка, тундряная куропатка) и горно-таежной (соболь, глухарь);
- зона Приполярного Урала (рысь, лось, бурундук, оляпка, хрустан, свиристель, черноголовая завирушка) с подзонами: горно-тундровой (тундряная куропатка) и горно-таежной (соболь, рысь, глухарь).