Er relativt sparsomt når det gjelder antall arter. Av pattedyr finnes isbjørn, fjellrev (polarrev), svalbardrein og flere selarter, først og fremst ringsel (snadd) og blåsel (storkobbe). Hvalrossen har vært overbeskattet og er i dag forholdsvis sjelden. Etter totalfredningen i Svalbard-området i 1952 har bestanden tatt seg noe opp. Også isbjørnen er totalfredet (fra og med 1973) etter en markert bestandsnedgang pga. intens fangst. Moskusfe ble overført fra Grønland i 1929. I begynnelsen så den ut til å trives, men i 1980-årene døde den ut. Det er også gjort et mislykket forsøk på å innføre polarhare.
Fuglelivet er rikt selv om antall hekkende arter er under 30. Det er bare svalbardrypa som holder seg på øygruppen hele året, men når sommeren er i anmarsj, invaderes kystene og tundraområdene av store mengder fugler. De kommer for å hekke og utnytte den store produksjonen av næringsorganismer som er tilgjengelige i sommermånedene. De mest tallrike fuglene er ulike sjøfuglarter som alkekonge, polarlomvi, lomvi (bare på Bjørnøya), teist, krykkje, havhest og polarmåke (blåmåse). Den sistnevnte fungerer som rovfugl og tar egg og unger fra andre fugler i hekketiden. Av andefugler er ærfuglen den vanligste, selv om antallet er gått tilbake, ikke minst pga. menneskers egg- og dunplyndring i tidligere tider. Praktærfugl og havelle er mindre tallrike. Tre gåsearter, kortnebbgås, hvitkinngås og ringgås, hekker på Svalbard, hvorav de to førstnevnte i forholdsvis stort antall. Av vadefuglene er det fjæreplytten som er mest tallrik, mens polarsvømmesnipe også er en karakterfugl for øygruppen. Snøspurven er den eneste vanlig hekkende spurvefuglen.
Av ferskvannsfisk forekommer bare røye. Havet rundt øygruppen er ganske fiskerikt, og det drives til sine tider et innbringende trålfiske utenfor Spitsbergen og Bjørnøya. Enkelte år har det vært fanget betydelige mengder reker, særlig på Hopenfeltet. Det har også foregått en del hvalfangst i området i de senere år; denne drives nå utelukkende på vågehval. Hvithval er den tallrikeste hvalarten i Svalbards kystområder.
På grunn av de ekstreme livsbetingelsene er både flora og fauna meget sårbare i et høyarktisk område som Svalbard. Dette har man søkt å ta hensyn til ved å sette i verk omfattende vernetiltak.