thumb|275px|Punajättikenguru on kengurulajeista suurin. Se on toinen Australian vaakunan eläimistä.
Australian eläimistö on ainutlaatuisen monimuotoista, ja vuonna 2009 arvioitiin, että lajien mukaan laskettuna 87 % nisäkkäistä, 93 % matelijoista, 45 % linnuista ja 94 % sammakkoeläimistä on kotoperäisiä, mikä johtuu pitkästä eristyneisyydestä, tektonisesta vakaudesta ja ilmastonmuutoksista. Australiassa on alkuperäisiä istukkanisäkkäitä suhteellisen vähän. Poikasensa pussissa kantavilla nisäkkäillä, pussieläimillä, on siis paljon sellaista elintilaa, jota on istukallisilla muualla. Maailman viidestä nokkaeläinlajista kaksi elää Australiassa. Australia on ainoa maanosa, jossa myrkkykäärmeitä on enemmän kuin myrkyttömiä käärmeitä (70 prosenttia).Martin, Stella: Snakes of the tropical savannas 2004. Tropical Topics No. 80. Lajeja on paha panna järjestykseen myrkyllisyyden perusteella, sillä myrkyllisimmästäkin on epäselvyyttä: jonkun mukaan se on pallokala, toisen mukaan australiankuutiomeduusa,The Most Venomous Animals in Australia (Youtube video 10min 38s) 30.3.2019. Trend Max. kolmannen mukaan keilakotiloihin kuuluva karttakotilo ja neljännen mukaan aavikkotaipaani. Muita hyvin myrkyllisiä ovat sydneyntunneliverkkohämähäkki, sinirengastursaat ja velhokalaReef Stonefish 20.4.2021. Australian Museum. Arkistoitu.
Australian eläimistöön on vaikuttanut huomattavasti myös Australian alkuperäiskansojen saapuminen mantereelle yli 40 000 vuotta sitten ja vuodesta 1788 eteenpäin eurooppalaisten uudisasutus. Metsästys, ulkopuolisten lajien saapuminen maahan sekä eläimistön asuinalueita muokkaavat ja tuhoavat maanhallintamenetelmät ovat aiheuttaneet useiden lajien, kuten paratiisikaijan, pussisian ja leveäotsapäästäiskengurun, sukupuuton. Harkitsematon maankäyttö uhkaa edelleen useita lajeja. Suojellakseen eläimistöään siihen kohdistuvilta uhilta Australian valtiolla on laaja luonnonsuojelulainsäädäntö ja lukuisia suojelualueita.
Alkuperä thumb|275px|Australia oli kerran osa Gondwana-supermannerta. Australian ainutlaatuisen eläimistön muotoutumiseen ovat vaikuttaneet niin mannerliikunnot kuin ilmaston vaihtelukin. Maanosa oli aikoinaan osa eteläistä supermannerta Gondwanaa, johon kuuluivat myös Etelä-Amerikka, Afrikka, Intia ja Antarktis; 140 miljoonaa vuotta sitten Gondwana alkoi hajota, ja 50 miljoonaa vuotta sitten Australia erosi Etelämantereesta.Flora and fauna 2012. Department of Foreign Affairs and Trade, Australia. Tämän jälkeen se oli suhteellisen eristyksissä, kunnes Indo-Australian laatta törmäsi Aasiaan mioseenikaudella noin 15 miljoonaa vuotta sitten.20 million years ago - Australia's splendid isolation © 2004. Australian Museum. Mantereen erikoinen ilmasto ja geologia ehkä muokkasivat muinaista eläimistöä. Gondwanan eläimistö, kuten pussieläimet, sopeutui Australiaan.
Mioseenin jälkeen Aasiasta alkoi saapua eläimiä Australiaan, mutta välissä on eläinmaantieteellinen Wallacen linja, joka on myös Euraasian laatan ja Indo-Australian laatan rajalla. Se esti maasiltojen synnyn, niin että valtaosalla Aasian ja Australian eläimistöä, lintuja lukuun ottamatta, on vain vähäistä päällekkäisyyttä levinneisyysalueissa. Sirkumpolaarivirtauksen ilmaantumisen jälkeen, oligoseenin puolivälissä, sateet vähenivät Australiassa, mikä synnytti moninaisen joukon kuiviin alueisiin erikoistuneita eliöitä, aivan kuten kosteat alueet synnyttivät ainutlaatuisesti sopeutuneet lajinsa.
Oligoseenikauden ilmastosta tiedetään suhteellisen vähän, joten maan- ja merenpinnan lämpötilojen mallinnukset ovat harvalukuisia ja paikallisesti rajoittuneita. Oligoseenin meriveden pintalämpötilamittaukset useiden epäsuorien menetelmien avulla kuitenkin osoittavat, että eteläisen pallonpuoliskon korkeammilla leveysasteilla (60–90°) merivesi on ollut jatkuvasti melko lämmintä, noin 15°C (lähteen kuva 3C). Tätä on tietysti vaikea sovittaa yhteen jääkauden kanssa.O’Brien, Charlotte L. ym.: The enigma of Oligocene climate and global surface temperature evolution (Wilkesin maan edustalla kylmeni: n. 20°C, 31 Ma → n. 13°C, 23 Ma. Kuva 2D.) 28.9.2020. PNAS. On kuitenkin arvioitu, että Drakensalmen avautuminen (noin 30 Ma) voimisti Etelämannerta kiertävää merivirtausta, mikä ehkä lisäsi sateita Etelä-Australiassa ja vähensi sateita Pohjois-Australiassa. Korkean pohjavedenpinnan ja isojen soiden olemassaolosta tältä ajalta kertovat laajat hiiliesiintymät Kaakkois-Australiassa. Tiedossa ei kuitenkaan ole yhtään kasvimakrofossiilia, jonka voidaan varmuudella katsoa olevan peräisin oligoseenilta.Monroe, Michael Henry: Oligocene Australia - 36.6-23.7 Ma 19.4.2011. Australia: The Land Where Time Began. Arkistoitu
Nisäkkäät Australian nisäkkäiden fossiilihistoria on rikas, samoin sen valikoima säilyneitä nisäkäslajeja, joista enemmistönä ovat pussieläimet. Fossiilitutkimuksista käy ilmi, että nokkaeläimiä on elänyt Australiassa jo varhaisliitukaudella 145–99 Ma,Archer, M. ym.: First Mesozoic mammal from Australia-an early Cretaceous monotreme (318:363–366) Nature. 1985. ja että pussieläimet ja istukalliset nisäkkäät ovat peräisin eoseenikaudelta 56–34 Ma.Godthelp, H. ym.: Earliest known Australian Tertiary mammal fauna (356:514–516) Nature. 1992. Vaikka Australiassa oli eoseenikaudella yhtä aikaa pussieläimiä ja istukallisia nisäkkäitä, vain pussieläimet ovat selvinneet hengissä nykypäivään. Istukalliset nisäkkäät ilmestyivät Australiaan uudestaan mioseenikaudella, kun Australia liikkui lähemmäs Indonesiaa. Kaivauksissa on löydetty tältä ajalta peräisin olevia lepakoiden ja rottien fossiileja. Pussieläimet kehittyivät täyttämään tiettyjä ekologisia lokeroita, ja monissa tapauksissa ne ovat fyysisesti samankaltaisia kuin Euraasian ja Pohjois-Amerikan samoissa lokeroissa elävät istukalliset nisäkkäät. Ilmiötä kutsutaan konvergentiksi evoluutioksi.Townsend, C. R. ym.: Essentials of Ecology (luku: The Ecology of Evolution. 2. p.) 2002. Blackwell Publishers. . Verkkoversio Esimerkiksi pussihukalla on huomattavia samankaltaisuuksia koiraeläinten, kuten suden, kanssa, ja pussiliito-oravat ja liito-oravat ovat sopeutuneet samalla tavalla puissa liikkuvaan elämäntapaan.
Nokkaeläimet Nokkaeläimet ovat nisäkkäitä, jotka pentujen synnyttämisen sijasta lisääntyvät munimalla. Nokkaeläimet kuitenkin luokitellaan nisäkkäiksi, koska ne ruokkivat jälkikasvuaan tuottamallaan maidolla. Tunnetusta viidestä jäljellä olevasta nokkaeläinlajista vesinokkaeläin ja nokkasiili esiintyvät Australiassa. Pieni ja ruskean karvan peittämä vesinokkaeläin on poikkeuksellinen eläin. Kun vesinokkaeläimen turkki ensimmäisen kerran esiteltiin Englannin luonnontieteilijöille, he uskoivat, että kyseessä täytyi olla huolella valmisteltu huijaus. Vesinokkaeläimellä on suuri, ulkoisesti ankan nokkaa muistuttava nahkapeitteinen kuono, rasvavarastona toimiva häntä ja räpylät. Lisääntymisaikana lajin urosten takajaloissa olevista kannuksista erittyy myrkkyä. Kaikilla nokkaeläimillä on sähköaisti, mutta vesinokkaeläimellä se on kaikkein kehittynein.Moyal, Ann: Platypus, s. 4–7. 2001. A&U. . Myös nokkasiilillä on omituisuutensa: karvaisten piikkien peittämällä nisäkkäällä on suun tilalla putkikärsä, ja se voi termiittejä pyydystäessään liikuttaa kärsässä olevaa kieltä sisään ja ulos noin sata kertaa minuutissa.Mammalia (luku 15): Tachyglossidae, s. 10.
Pussieläimet thumb|275px|Pussiahma, maailman suurin pussipeto.
Australiassa on maailman suurin ja monimuotoisin pussieläinlajisto. Tosin pussipetojen lahkosta on jäljellä kaksi heimoa: pienpussipedot (Dasyuridae), noin 50 lajia, ja pussimuurahaiskarhut (Myrmecobiidae), jossa on vain yksi laji.Mammalia (luku 19): Biogeography and Phylogeny of the Metatheria Pussihukkien heimon viimeinen yksilö kuoli Hobartin eläintarhassa vuonna 1936.Mammalia (luku 20): Thylacinidae, s. 3–5.
Nykyään maailman suurin pussipeto, pussiahma, on vain pienen koiran kokoinen. Se on yleensä raadonsyöjä, harvemmin saalistaja. Kanta rajoittuu Tasmaniaan – mantereelta laji kuoli sukupuuttoon noin 400 vuotta sitten. Vuosina 1995–2010 pussiahmojen määrä väheni noin 80 prosenttia klonaalisesti tarttuvan DFTD-kasvosyövän takia. Eläintarhoissa ja Maria-saarella on kuitenkin terveitä ryhmiä, joiden avulla lajia voitaisiin elvyttää.
Pussinäädät ovat pussiahmojen jälkeen suurimpia pussipetoja. Niitä on Australiassa 4 lajia, joista 2 on uhanalaisia. Levinneisyysalueet ovat pienentyneet paljon eurooppalaisten maahantulon myötä. Täpläpussinäätä (Dasyurus maculatus) on mantereen suurin pussipeto, painoa n. 5 kg. Yksi tutkija on esittänyt, että 1080-myrkkysyötit ovat vähentäneet sen kantaa, mutta Australian hallituksen julkaisun mukaan asia on kiistanalainen.Dasyurus maculatus 3.10.2021. DCCEEW AUS. Arkistoitu
Puolet pussipetojen lajeista painaa täysikasvuisina alle 100 grammaa. Pienin on pussilumikkoihin kuuluva Planigale ingrami (long-tailed planigale), painoa keskimäärin 4,3 grammaa.Olson, K.: Planigale ingrami 2008. Animal Diversity Web. Viitattu 22.3.2023.
Dasyuridae-heimon pienpussipetoihin kuuluu myös pussihiirien (dunnarts) suku, jonka lajeja on Australiassa 19. Maan keskiosissa yleisten mulgaroiden (Dasycercus cristicaudata) tapaan niiden ei tarvitse juoda lainkaan, sillä ne saavat kaiken nesteen ravinnostaan. Suvun täysikokokoisten yksilöiden paino on 10–70 grammaa. Syntyessään poikaset ovat riisinjyvän kokoisia. Sminthopsis hirtipes (hairy-footed dunnart) on niin pieni, että se asustaa hämähäkkien ja Myrmecia-suvun muurahaisten (bull ants) tekemissä koloissa.Dunnarts © 2023. Bush Heritage Australia. Arkistoitu Viitattu 22.3.2023.
Länsi-Australian aavikolla elää kaksi lajia harvinaisia pussimaamyyriä (marsupial moles). Ne ovat sokeita ja korvattomia, pääasiassa hyönteissyöjiä. Valtaosan ajastaan ne viettävät maan alla, joten niitä on vaikea tutkia.Mammalia (luku 23): Notoryctidae
Pussimäyriä (bandicoots) on Australiassa kahdeksan lajia.All about bandicoots, our little Aussie digger © 2023. City of Hobart. Arkistoitu Ne ovat pieniä, rotan näköisiä, kaarevaselkäisiä, miltei kaikkiruokaisia yöeläimiä. Niillä on pitkä kuono ja pullea ruumis. Raajat ovat lyhyet. Voimakkaita takajalkojaan ne käyttävät pomppimiseen ja joskus potkimiseen. Pitkäkorvaisia pussikaniineja (bilbies) on jäljellä yksi laji, sekin uhanalainen. Australian pussimäyrät ovat kokeneet pussieläinten suurimmat menetykset. Pahimpana syynä lienee maanpinnan muuttuminen kaniinien ja karjan laiduntamisen vuoksi. Jotkut asiantuntijat syyttävät myös maahan tuotuja kettuja ja kissoja. Runsassateisilla alueilla pussimäyrät ovat säilyneet hiukan paremmin.Bandicoot Facts 12.6.2015. Active Wild. ArkistoituNurminen, Matti ym. (1987): s. 406–409.
thumb|275px|Koala on Australian tunnetuimpia pussieläimiä. Herbivoriset pussieläimet luokitellaan harvaetuhampaisten lahkoon ja edelleen alalahkoihin Vombatiformes, Phalangeriformes ja Macropodiformes. Vombatiformesiin kuuluvat koala ja 3 vompattilajiaVombatiformes ITIS. Viitattu 28.7.2008.. Koala on yksi Australian parhaiten tunnetuista pussieläimistä. Se elää puissa ja nauttii ravinnokseen tiettyjen eukalyptusten lehtiä.Mammalia (luku 31): Phascolarctidae Vompatit elävät maassa ja syövät heiniä, sarakasveja ja juuria. Ne kaivavat pitkiä käytäviä rottamaisilla etuhampaillaan ja voimakkailla kynsillään. Vompatit ovat aktiivisia pääasiassa hämärässä ja öisin.Mammalia (luku 32): Vombatidae
Pussikiipijät (Phalangeridae) on puissa asuvista pussieläimistä koostuva heimo, jossa on kuusi alaheimoa ja 26 lajia. Sokeriorava ja norfolkinpussiliito-orava ovat Itä-Australian eukalyptusmetsien liitäviä pussikiipijöitä. Suvun pienin laji on australiankääpiöpussiliitäjä. Pussikiipijöiden kalvo yltää viidennestä sormesta takaraajan ensimmäiseen varpaaseen.