La fauna autóctona de esta provincia presenta varios sectores de distribución; las especies de la zona boscosa están representadas por: huemul, pudú, (pequeño ciervo que no supera los 50 cm de altura), zorro colorado, zorro patagónico, y roedores, muchos de los cuales han disminuido notablemente. Entre las aves sobresalen: cauquenes, pato de los torrentes y zambullidor, cisne de cuello negro, picaflor, churrín común y carpintero negro patagónico. Existen numerosos batracios y hay gran cantidad de insectos.
En los lagos andino patagónicos hay algunas especies abundantes como la trucha criolla, pejerrey patagónico, otuno o bagre aterciopelado, puyen y peladilla.
En la estepa patagónica pueden encontrarse: guanaco, choique, mara, zorro gris patagónico, martineta común, agachonas, cuises, tuco-tucos, y otros roedores. Dentro de las aves se hallan aguilucho común, halcones, gavilán de campo, lechuzón campestre, chorlo, bandurria, monjita chocolate y dormilona.
La zona costera se destaca por la presencia de lobos y elefantes marinos; sus apostaderos han alcanzado renombre mundial. También se observan pingüinos, cormoranes, gaviotas y otras aves, que encuentran en las costas chubutenses un lugar adecuado para establecer sus centros de cría.