A grande quantidade de ambientes diferentes na Ilha de Comandatuba e proximidades permite a coexistência das mais variadas espécies de animais.

Os mamíferos característicos são o tatu (Dasypus sp.), o jupati (Philander opossum) e o cachorro-do-mato (Cerdocyon thous) - na parte central; o guaxinim (Procyon cancrivorus) e o sagui (Callithrix kuhli) - no mangue; o mico-leão-de-cara-dourada (Leontopithecus chrysomelas) e a preguiça-de-coleira (Bradypus torquatus) - ambos ameaçados de extinção e vivendo na mata atlântica do continente próximo.

Entre aproximadamente 90 espécies de aves, destacam-se o maçarico (Tringa sp.) e o gavião-carcará (Polyborus plancus) - patrulhando a praia; a sabiá-da-praia (Mimus gilvus) - única espécie endêmica da restinga; o pica-pau-de-cabeça-vermelha (Dryocopus lineatus), o pica-pau-branco (Melanerpes albicans), o periquito-testa (Aratinga aurea), o suiriri-do-gado (Machethornis rixoxus), o sanhaço-do-coqueiro (Thraupis palmarum) - na parte central da ilha; a garça-azul (Florida caerulea) e o gavião-pinhé (Milvago chimachima) - no mangue.

Répteis com destaque são o calango-verde (Ameiva ameiva), o calango catenda (Tropidurus torquatus) - abundantes no interior da ilha, a jibóia (Boa constrictor) e quatro espécies de tartaruga-marinha ameaçadas de extinção: tartaruga de pente (Eretmochelys imbricata), verde (Chelonia mydas), cabeçuda (Caretta caretta) e olivácea (Lepidochelys olivacea).

A fauna marinha é riquíssima em peixes, entre os quais o robalo (Centropomus ssp.), a tainha (Mugil ssp.) e a pescada (Cynoscion sp.) - no canal e próximo da praia; o cação-martelo (Sphyrna sp.), o dourado (Coryphaena hippurus), o marlin-azul (Makaira nigricans), o sailfish (Istiophorus platypterus) e o atum (Thunus sp.) - na região oceânica.

Os invertebrados mais importantes são caranguejos como o guaiamum (Cardissoma guanhumi) - encontrado em terreno seco, o uçá (Ucides cordatus), o aratu (Goniopsis cruentata), o siri-do-mangue (Callinectes sp.) e os chama-maré (Uca ssp.) - no mangue; o grauçá (Ocypode quadrata) e o siri-da-areia (Arenaeus cribarius) - na praia.