Особенности географического положения края проявляются в значительном разнообразии его фауны. Здесь отмечено более 90 видов млекопитающих, более 300 видов птиц, 8 видов пресмыкающихся, 7 видов земноводных, 33 вида рыб.
Млекопитающие представлены более чем 90 видами животных. Распределение млекопитающих зависит от ландшафтной структуры. Наиболее разнообразна фауна предгорий, где мозаичные ландшафты и хорошие защитные условия из-за расчлененного рельефа обеспечивают жизненные потребности многих видов животных. Здесь широко распространены представители хищных: волк, горностай, ласка, лисица, медведь, колонок американская норка, соболь, солонгой, рысь, росомаха, степной хорь. Насекомоядные представлены алтайским кротом, ежом и несколькими видами бурозубок. Из грызунов обычны обыкновенная белка, бурундук, длиннохвостый суслик и цокор. В среднегорьях встречается 13 видов мелких грызунов, доминируют красная и красно-серая полевки. На верхнем пределе распространения темнохвойных лесов обитает 6 - 7 видов грызунов. Типичный обитатель гольцовой зоны - сибирская высокогорная полевка.
Предгорья северного и северо-западного Алтая, безлесная часть которого отличается малоснежьем, - место концентрации косули, волка, лисицы, барсука, лесостепного сурка и рыси. Южная, более высотная часть покрыта таежными лесами и заселена соболем, белкой, маралом, лосем и кабаргой.
В таежных лесах Салаира видовой состав млекопитающих беднее. Здесь обитают бурундук, белка, заяц-беляк, колонок, горностай, ласка, медведь, рысь, волк, лось, по рекам - бобр, норка американская и изредка выдра. Марал появился в южной части Салаира, по Чумышу, недавно и малочислен. Видовой и количественный состав мышевидных грызунов отличается от предгорий.
В юго-западных районах, расположенных вдоль ленточных боров, чаще встречаются косуля, корсак, зайцы беляк и русак, большой тушканчик. Реже - большой суслик и степной хорь.
Северные лесостепные районы, левобережья Оби, где много колков, оврагов, логов, заселены зайцами беляком и русаком, косулей, лисицей, рысью, колонком, барсуком и лесостепным сурком.
Кулундинская степь бедна дикими животными. Здешнюю фауну составляют большой тушканчик, обыкновенный хомяк, зайцы беляк и русак, лисица, корсак, косуля.
Для приобских лесостепных районов и боров характерны барсук, зайцы беляк и русак, кабан, колонок, лисица, лось, рысь, волк, по рекам - бобр и норка. Косуля встречается небольшими группировками, локально, избегает, как и заяц-русак сплошных лесов. Почти все пригодные для обитания водоемы заселены ондатрой. По всем боровым равнинным и салаирским рекам обитает бобр.
Птицы. В Алтайском крае зарегистрировано 333 вида птиц, из которых 242 достоверно и 32 вероятно гнездятся, 5 видов птиц летуют в регионе, но не гнездятся, 29 видов авифауны относятся к транзитно пролетным, 8 встречаются только в зимнее время, 16 видов птиц являются залетными, для 1 вида (вертлявой камышевки) сказать что-то определенное о современном статусе затруднительно.
В Красную книгу Российской Федерации (2001) занесены 43 вида орнитофауны Алтайского края, в том числе здесь установлено гнездование 19 видов птиц (черный аист, белоглазая чернеть, савка, степной лунь, степной орел, могильник, беркут, орлан-белохвост, балобан, сапсан, красавка, кречетка, ходулочник, шилоклювка, кулик-сорока, степная тиркушка, черноголовый хохотун, малая крачка, филин), вероятно гнездится еще 6 видов птиц (розовый пеликан, курганник, змееяд, степная пустельга, азиатский бекасовидный веретенник, горный дупель), 4 вида птиц регулярно встречается на пролете (краснозобая казарка, пискулька, малый лебедь, кречет), 10 видов птиц - залетные (кудрявый пеликан, каравайка, фламинго, орлан-долгохвост, черный гриф, белоголовый сип, черный журавль, дрофа, авдотка, чеграва), современный статус вертлявой камышевки требует уточнения и 2 вида авифауны (стрепет и тонкоклювый кроншнеп), скорее всего, исчезли с территории края. Под наибольшей угрозой исчезновения находится 16 видов птиц: чернозобая гагара, обыкновенный турпан, савка, скопа, степной лунь, змееяд, дрофа, кречетка, фифи, мородунка, турухтан, тонкоклювый кроншнеп, азиатский бекасовидный веретенник, степная тиркушка, белокрылый жаворонок, чернолобый сорокопут.
В пределах края, с целью сохранения популяций птиц, в результате масштабных исследований выделено 22 Ключевых орнитологических территории (КОТР) (рис. 1.11), имеющих международное значение.