Por su condición desértica, cabría esperar que la Región de Antofagasta presentara una diversidad extremadamente pobre, a excepción de zonas aledañas a oasis y / o cursos de agua, pero a la vez con un alto grado de endemismo de los taxa producto de la heterogeneidad geomorfológica y climática que afecta a las regiones costeras, preandinas y andinas. En la región se puede identificar un número considerable de fauna, principalmente aves y mamíferos.
En la segunda región tenemos menos de 65 especies. Aunque dentro de este grupo no existen endemismos a escala nacional, algunas de ellas sólo están restringidas a una de las regiones ecológicas que existen en el país, como por ejemplo, son las doce aves que en Chile están restringidas a los humedales de la puna, como el cuervo del
pantano de la puna (Plegadis ridwayi), el flamenco andino (Phoenicoparrus andinus), el flamenco de James (Phoenicoparrus jamesi), el pato puna (Anas puna), entre otras (MMA, 2008).
En las planicies altiplánicas se encuentran la vicuña, la Alpaca, guanaco, zorro chilla, zorro culpeo y la vizcacha, y aves como el ñandú y la perdiz de la puna.
Tambien existen parques protegidos ya que mantienen tanto la flora como la fauna de la región. Uno de estos parques es la Reserva Nacional los Flamencos, donde se encuentra el flamenco de James, gaviotas andinas, pollito de mar, pato jirón, entre otros.
En la zona costera burros, zorros, lagartigas, guanacos, lobos marinos, chunchungos, pingüinos de Humboldt, ballenas, delfines, pulpos, y una gran variedad de pequeñas especies marinas como peces, crustáceos y mariscos.