Puszcza Augustowska posiada bardzo bogatą faunę, w której zaznaczają się wpływy północno-wschodniej Europy.

Ssaki reprezentowane są przez dużą populację jeleni i saren, które wyrządzają szkody w młodnikach i szkółkach leśnych, szczególnie w okresie zimowym. Na terenach podmokłych i bagiennych żyje największy z naszych zwierząt kopytnych - łoś*. Na granicy lasów i użytków rolnych o zmierzchu i nocą można spotkać buchtujące dziki. Spośród ssaków drapieżnych występują tutaj wilki*, które zimą, zbierając się w watahy, podchodzą blisko siedzib ludzkich. Jednak ze względu na obfitość zwierzyny płowej nie stanowią one bezpośredniego zagrożenia dla ludzi. Wśród drapieżników spotykamy tutaj również lisa i przybysza z Azji - jenota.

Bezpośrednio po zachodzie słońca na wieczornym niebie można obserwować polujące na owady różne gatunki nietoperzy. W Polsce wszystkie nietoperze podlegają ochronie prawnej.

Małe ssaki reprezentowane są przez wiele gatunków gryzoni: zająca szaraka i zająca bielaka* (gatunek północnoeuropejski, występujący w Polsce tylko w Puszczy Augustowskiej), nornice, norniki i wiele gatunków myszy. Największym gryzoniem jest bóbr europejski*. W latach 80-tych XX w. został on na tych terenach reintrodukowany. Sztucznie wprowadzona populacja wydatnie pomogła odnowić się liczebnie i genetycznie ginącym miejscowym bobrom. W niektórych rejonach Puszczy Augustowskiej liczebność bobrów wzrosła na tyle, że budując żeremia podtapiają użytki rolne (łąki kośne).

W Czarnej Hańczy i Kanale Augustowskim występuje wydra*, jednak ze względu na dużą ostrożność i płochliwą naturę jest ona bardzo trudna do obserwacji.

Podczas wycieczek można spotkać przebiegające przez dukty leśne zwierzęta z rodziny łasicowatych (kuny, łasice, gronostaje i borsuki).

W okolicach cieków i zbiorników wodnych bardzo licznie reprezentowane są ptaki wodne. W trzcinowiskach śpiewają trzciniaki*, nad ranem słychać klangor żurawi*. W ciągu dnia można ujrzeć pobłyskującego w słońcu szmaragdowo-rdzawego zimorodka*.

W płytkiej wodzie zbiorników retencyjnych przy śluzach widać nieruchomą, polującą czaplę siwą*. W tych miejscach spotkamy też śnieżnobiałe łabędzie nieme* wraz z szarym potomstwem. Ptaki te są bardzo łase na chleb i z powodu dokarmiania ich w dużych miastach nie odlatują na zimowiska. Jeżeli ptaki te zimują w okolicy naszego miejsca zamieszkania należy je regularnie dokarmiać, nie tylko przy okazji niedzielnych spacerów.

Wokół siedzib ludzkich na dachach i słupach energetycznych gniazdują bociany białe*.

Spośród ptaków drapieżnych występują tutaj: jastrzębie*, krogulce*, majestatycznie szybujące na niebie w poszukiwaniu łupu myszołowy* oraz kanie rdzawe*. Możemy spotkać także pierwowzór naszego godła narodowego orła bielika*, który jest charakterystycznym ptakiem dla pierwotnych puszcz i jezior.

W nocy usłyszymy pohukiwanie puszczyka*, a w okolicach domostw gnieżdzącą się na strychach, wieżach kościelnych i w starych strychach piszczącą płomykówkę*. Sowy ze względu na specyficzną budowę piór, latają bezszelestnie po nocnym niebie.

W lesie słychać krakanie kruka* będącego "sanitariuszem" terenów puszczańskich. W koronach drzew usłyszymy gwiżdżącą wilgę* (zwiastującą zbliżający się deszcz) i stukające dzięcioły* poszukujące larw owadów toczących drewno. Wśród borówek i krzewów przelatują skrzeczące sójki*. Występują tu też liczne gatunki ptaków śpiewających.

Faunę gadzią reprezentują: zaskroniec*, żmija zygzakowata*, padalec* i jaszczurka zwinka*. Zwierzęta te spotykamy wygrzewające się w ciepłych promieniach słonecznych.

Spośród płazów najliczniej występuje żaba śmieszka*, trawna i zielona, a także ropucha szara*. Płazy te pojawiają się szczególnie w czasie opadów deszczu i bezpośrednio po nim, kiedy wilgotność trawy i ściółki leśnej jest dość duża.

W zbiornikach wodnych wędkarze mogą poławiać szczupaki, okonie, liny, płocie, leszcze i wzdręgi. W ostatnich latach czystość wody w Czarnej Hańczy i jej dopływach poprawiła się na tyle, że został wpuszczony narybek pstrąga potokowego, którego połów jest niewątpliwą atrakcją dla wędkarzy muchowych.

Wśród bardzo licznie reprezentowanych zwierząt bezkręgowych występują tu będące pod ochroną gatunkową: motyle - paż królowej, mieniak stróżnik i mieniak tęczowiec, liczne gatunki trzmieli i wiele gatunków biegaczy. Podczas wędrówek leśnych spotkamy ogrodzone przez człowieka w charakterystyczny kwadrat mrowiska mrówki rudnicy. Ze względu na wyjątkowo pożyteczny charakter tych owadów, mrowiska są objęte ochroną prawną.

Nad wodami latają liczne gatunki ważek, chruścików i jętek. Po lustrze wody ślizgają się nartniki, wykorzystując do poruszania się napięcie powierzchniowe wody. Pod powierzchnią wody możemy zobaczyć rozmaite gatunki ślimaków i małży, a także uzbrojonego w szczypce raka amerykańskiego.

* - gatunek prawnie chroniony