На территории заповедника обитают 290 видов животных, в том числе 21 вид млекопитающих, 257 видов птиц, 8 видов рыб, 2 вида земноводных, 3 вида пресмыкающихся. Млекопитающие Алакольского заповедника – волк, перевязка, кабан, косуля, лисица, степной хорь, горностай, ондатра, джейран, манул и др. Птицы Алакольского заповедника – поганка, пеликан розовый, пеликан кудрявый, колпица, серая и белая цапли, чёрный аист, лебедь-кликун, савка, перепел, куропатка, фазан, журавль, дрофа, черноголовый хохотун, реликтовая чайка, филин и др. В Красную книгу Казахстана занесены пеликан розовый, пеликан кудрявый, лебедь-кликун, савка, чернобрюхий рябок, филин.