miniatura|La gralla de bec groc en ple vol Hi ha certs animals que poden viure a gran altitud, bé a terra, a l'aigua, o a l'aire en ple vol. La disponibilitat reduïda d'oxigen i la disminució de la temperatura fan que la vida a tals altituds siga desafiadora, encara que moltes espècies s'hi han adaptat reeixidament mitjançant canvis fisiològics considerables. Al contrari de l'aclimatació a curt termini, l'adaptació a grans altituds implica respostes fisiològiques evolucionades irreversibles, les quals estan associades a canvis hereditaris genètics i conductuals. Entre aquests animals, només pocs mamífers (com el iac, la Capra, la gasela tibetana, les vicunyes, les llames, les cabres blanques, etc.) i certes aus s'han adaptat completament a entorns de gran altitud.
Les poblacions humanes com els tibetans, sud-americans i etíops habiten a les muntanyes de l'Himàlaia, dels Andes i d'Etiòpia respectivament. L'adaptació dels humans a grans altituds representa un dels millors exemples de la selecció natural en acció.
Les adaptacions a ambients de gran altitud són un exemple d'evolució convergent, a causa que les adaptacions ocorren simultàniament en tres continents. Tant els humans de l'ètnia del Tibet com els gossos domèstics del Tibet patiren una mutació genètica, EPAS1. Aquesta mutació no ha estat vista en humans andins, i mostra l'efecte d'un entorn compartit en l'evolució.
Invertebrats Els tardígrads viuen arreu del món, inclosa la part alta de l'Himàlaia. També són capaços de sobreviure a temperatures properes al zero absolut (-273 °C), a temperatures tan altes com 151 °C, a nivells de radiació que matarien altres animals, i fins i tot a viure quasi una dècada sense aigua. (accés restringit) Des del 2007, els tardígrads també han tornat amb vida d'estudis en què han estat exposats al buit de l'espai exterior en l'òrbita baixa de la Terra.
Un altre invertebrat amb hàbitat de gran altitud és Euophrys omnisuperstes, una aranya que viu a la regió de l'Himàlaia en altituds de fins a 6.700 m); s'alimenta d'insectes que han estat arrossegats cap a la muntanya pel vent. Els col·lèmbols, o puces de neu, també viuen a l'Himàlaia. Són actius en ple hivern, en gran part perquè la seua sang conté un compost semblant a un anticongelant. En canvi, altres es deshidraten a si mateixos, impedint-ne la formació de cristalls de gel dins del cos.
Els insectes poden volar a altituds molt elevades. El 2008, es descobrí una colònia de borinots a l'Everest, a més de 5.600 m per sobre del nivell de mar, fins ara l'altitud més gran coneguda per a un insecte. En proves subsegüents, algunes abelles encara eren capaces de volar dins d'una cambra de vol què recreava una atmosfera de 9.000 m d'altura.
Ballooning és un terme provinent de l'anglés usat per a referir-se al mecanisme que moltes aranyes, sobretot les espècies petites, així com alguns àcars i erugues usen per a circular per l'aire. Algunes aranyes s'han detectat en globus meteorològics que recullen mostres d'aire a poc menys de 5 km per damunt del nivell de mar. Aquesta és la manera més comuna que tenen les aranyes de colonitzar illes remotes i cims de muntanyes.
Peixos miniatura|Carpa Gymnocypris przewalskii al llac Koku Nor a 3.205 m Els peixos que habiten a grans altituds tenen una taxa metabòlica més baixa, com ha estat demostrat amb la truita de muntanya quan és comparada amb la truita arc de Sant Martí de plana introduïda a la conca del riu Oldman. En els invertebrats aquàtics que habiten a grans altituds, hi ha també una tendència general als cossos més petits i una menor riquesa d'espècies, la qual cosa es deu deure a les baixes pressions parcials d'oxigen. Aquests factors fan disminuir la productivitat en hàbitats de gran altitud, per la qual cosa hi haurà menys energia disponible per al consum, el creixement i l'activitat, i això és un avantatge per als peixos amb demandes metabòliques baixes.
La carpa Gymnocypris przewalskii del llac Koku Nor, com altres membres de la família de carpes, pot fer un remodelatge de brànquies per augmentar l'absorció d'oxigen en ambients hipòxics. La resposta d'aquesta carpa a condicions fredes i de poc oxigen sembla parcialment intervinguda pel factor induïble d'hipòxia 1-alfa (HIF-1). (accés restringit) Encara no se sap si aquesta és una característica comuna en altres peixos de gran altitud o si el remodelatge de brànquies i l'ús del factor HIF-1 per adaptar-se al fred es limita a la carpa.
Mamífers miniatura|L'ochotona de l'Himàlaia viu en altituds de fins a 4.200 m L'altiplà tibetà té molt poques espècies de mamífers, tals com el llop, el kiang (ase salvatge tibetà), el goas, el txiru (antílop tibetà), el iac salvatge, la pantera de les neus, la guineu tibetana, la capra, la gasela, l'os bru himalaià i el búfal asiàtic domèstic. Aquests mamífers es poden separar en dos grans grups segons la seua adaptabilitat a grans altituds: eurybarc i stenobarc. Els que són capaços de sobreviure en una àmplia varietat de regions a gran altitud són els eurybarc, i inclouen espècies com el iac, la capra, la gasela tibetana, les vicunyes i llames dels Andes. La categoria stenobarc inclou mamífers amb una menor capacitat per suportar un rang de diferents altituds, tals com conills, cabres blanques, ovelles i gats. Entre els animals domèstics, els iacs són potser els animals que habiten a major altitud. Els herbívors salvatges de l'Himàlaia tals com el tar de l'Himàlaia i l'isard són particularment interessants per la seua versatilitat ecològica i a la seua tolerància.
Rosegadors Certa quantitat de rosegadors viu a grans altituds, incloent tragúlids, conillets d'índies i rates. Aquests rosegadors fan ús de diversos mecanismes per sobreviure en aquestes condicions dures, incloent l'alteració genètica del gen que codifica l'hemoglobina en els conillets d'índies i en els tragúlids. Els tragúlids utilitzen un alt percentatge de greixos com a combustible metabòlic per retenir els carbohidrats que després seran usats per a una petita explosió d'energia.
Entre els altres canvis fisiològics presents en els rosegadors de gran altitud hi ha l'increment de la freqüència respiratòria (accés restringit) i l'alteració de la morfologia dels pulmons i el cor, que fan que l'intercanvi de gasos siga més eficaç. En els ratolins de gran altitud, els pulmons tenen més capil·lars, (accés restringit) a més que el ventricle dret del cor, que bomba sang als pulmons, és més pesant (això s'aplica també a les rates).
En altituds elevades, alguns rosegadors fins i tot canvien la seua zona tèrmica neutra per així mantenir un índex metabòlic basal normal a temperatures més fredes. miniatura|El tragúlid El tragúlid (Peromyscus maniculatus) és l'espècie més estudiada, a més dels humans, en termes d'adaptació a grans altituds. S'ha trobat que el tragúlid nadiu dels Andes (fins a 3.000 m) té relativament un baix contingut d'hemoglobina. El mesurament de paràmetres com la ingesta de menjar, la massa de l'intestí i la massa de l'òrgan cardiopulmonar indiquen un augment proporcional en els tragúlids que habitaven a grans altituds, la qual cosa mostra que la vida a grans altituds requereix nivells més alts d'energia. Les variacions en els gens de globina semblen la base de l'increment de l'afinitat a l'oxigen de l'hemoglobina i del transport més ràpid d'oxigen. En fer una comparança estructural amb l'hemoglobina normal, es pot apreciar que l'hemoglobina del tragúlid manca del pont d'hidrogen entre el α1Trp14 en l'hèlix A i el α1Thr67 en l'hèlix I a causa de la substitució del Thr67Ala. A més, hi ha un únic pont d'hidrogen en la interfície de α1β1 entre els residus α1Cys34 i β1Ser128. Les espècies nadiues peruanes de ratolins (Phyllotis andium i Phyllotis xanthopygus) s'han adaptat als Andes gràcies que utilitzen proporcionalment més carbohidrats i tenen una major capacitat oxidativa dels músculs cardíacs en comparació amb les espècies nadiues Phyllotis amicus i Phyllotis limatus, de baixa altitud (100–300 m), amb les quals estan estretament relacionades. Això mostra que els ratolins de muntanya han evolucionat per desenvolupar un procés metabòlic que economitze l'ús d'oxigen de les activitats físiques en condicions hipòxiques.
Iacs esquerra|miniatura|Iac domèstic al llac Yamdrok Entre els animals domèstics, els iacs (Bos grunniens) són els que tenen l'hàbitat més alt del món (a 3.000–5.000 m d'altura. El iac és l'animal domèstic més important per als habitants del Tibet de la província Qinghai de la Xina, a causa que representen la font primària de llet, carn i adob. A diferència d'altres iacs o altres espècies de bestiar, els quals sofririen d'hipòxia al pla tibetà, el iac tibetà domèstic només pot viure a grans altituds, i no en terres baixes. La seua fisiologia està adaptada a grans altituds, perquè tenen un cor i uns pulmons proporcionalment més grans que els d'altre tipus de bestiar, així com més capacitat de transportar oxigen amb la sang. En els iacs, el factor induïble de la hipòxia 1 (HIF-1) presenta una expressió alta en el cervell, pulmons, i ronyons, i mostra així el seu important paper en l'adaptació a entorns amb baixes concentracions d'oxigen. L'1 de juliol de 2012, es publicaren les anàlisis i la seqüència genòmica d'una femella d'iac domèstic: s'hi identificaren algunes expansions de certs gens que es relacionen amb la percepció sensorial i amb el metabolisme energètic. A més, els investigadors també hi trobaren un enriquiment de dominis proteics relacionats amb l'entorn extracel·lular i l'estrés hipòxic que experimentaren selecció positiva i una evolució ràpida. Per exemple, es van trobar tres gens que podrien tenir un paper important en la regulació de la resposta del cos a la hipòxia, i cinc gens que estaven relacionats amb l'optimació d'energia quan hi ha escassetat d'aliment a l'altiplà extrem. Se sap que un gen en particular, l'ADAM-17, també present en les poblacions de gran altitud del Tibet, està implicat en la regulació de les respostes als nivells baixos d'oxigen.
Humans miniatura|Una família de Xerpa Més de 140 milions de persones viuen de manera permanent en altituds elevades (>2.500 m) a Amèrica del Nord, Centreamèrica, Sud-amèrica, Àfrica oriental, i Àsia, i s'han desenvolupat reeixidament durant mil·lennis en muntanyes molt altes, sense cap complicació aparent. Per a la població humana mitjana, una estada breu en aquests llocs pot provocar el mal de muntanya. Per al nadiu muntanyés, no hi ha efectes adversos per romandre a grans altituds.
Les adaptacions fisiològiques i genètiques en nadius de gran altitud impliquen una modificació en el sistema de transport d'oxigen de la sang, especialment canvis moleculars en l'estructura i les funcions de l'hemoglobina, una proteïna que transporta l'oxigen per tot el cos. Això ocorre per compensar el perpetu ambient baix en oxigen. Aquesta adaptació està associada a patrons de desenvolupament tals com un elevat pes en nàixer, increment en la capacitat pulmonar, augment en la taxa de respiració, i un elevat metabolisme basal.