Хищные сумчатые (Dasyuridae) и бандикутовые (Peramelidae) c 2–3 низкими резцами с каждой стороны челюсти относятся к группе многорезцовых. Первое семейство включает сумчатых куниц (Dasyurus), сумчатого дьявола (Sarcophilus) и древесных кистехвостых сумчатых крыс (Phascogale), питающихся насекомыми и т.д. Последний род широко распространен по всей Австралазии. Близкий родственник хищных сумчатых – сумчатый волк (Thylacinus cynocephalus), который был широко распространен в Тасмании еще в начале эпохи европейского заселения, но больше нигде не встречается, хотя есть свидетельства его присутствия в доисторическое время в Австралии и на Новой Гвинее. Несмотря на проблематичные наблюдения в некоторых районах, большинство экспертов считают этот вид вымершим, поскольку он был истреблен охотниками, а последняя особь умерла в неволе в 1936. Сумчатый муравьед (Myrmecobius) и сумчатый крот (Notoryctes), живущий в северной и центральной Австралии, произошли от группы, объединяющей хищных сумчатых и сумчатого волка. Семейство бандикутовые (Peramelidae), распространенное по всей Австралазии, занимает ту же экологическую нишу, что и насекомоядные (Insectivora) на северных материках.
Двухрезцовые сумчатые, отличающиеся наличием только одной пары низких резцов, известны шире многорезцовых. Их распространение ограничено Австралазией. Среди них выделяются семейства лазящих сумчатых (Phalangeridae), которое включает кузу, или щеткохвостов (Trichosurus); карликовых кускусов (Burramyidae), в том числе карликового летучего кускуса (Acrobates pygmaeus), который может проскользнуть между деревьями и подняться вверх на 20 м, и сумчатых летяг (Petauridae), насчитывающих несколько видов. Любимый всеми коала (Phascolarctos cinereus), похожий на забавного миниатюрного медвежонка и выбранный в качестве эмблемы Олимпийских игр 2000 в Сиднее, относится к одноименному семейству. Семейство вомбатовых (Vombatidae) включает два рода – длинношерстных и короткошерстных вомбатов. Это довольно крупные звери, внешне похожие на бобров и встречающиеся только в Австралии. Кенгуру и валлаби, относящиеся к семейству кенгуровых (Масropodidae), распространены во всей Австралазии. Большой серый, или лесной, кенгуру (Macropus giganteus), самый многочисленный представитель этого семейства, обитает в редколесьях, тогда как рыжий исполинский кенгуру (M. rufus) распространен на равнинах во внутренних районах Австралии. Открытые местообитания характерны для каменных кенгуру (Petrogale sp.) и карликовых скалистых кенгуру (Peradorcas sp.). Интересны древесные кенгуру (Dendrolagus), у которых конечности приспособлены и для лазания по деревьям, и для прыжков.
Тот факт, что сумчатые животные давно живут в Австралии, подтверждается находками здесь ископаемых остатков гигантского вомбата (Diprotodon) и хищного «сумчатого льва» (Thylacoleo).
До появления европейцев плацентарные млекопитающие были представлены в Австралии рукокрылыми и мелкими грызунами, которые, вероятно, проникли туда с севера. К первым относятся многочисленные роды как крыланов (Меgachiroptera), так и летучих мышей (Microchiroptera); особенно примечательны летучие лисицы (Pteropus). Грызуны, включая анизолисов (Аnisomys), кроличьих крыс (Conilurus), безухих крыс (Crossomys) и астралийских водяных крыс (Hydromys), вероятно, переправлялись через море на плавнике. Человек и динго (Canis dingo) были единственными крупными плацентарными, причем динго наверняка были завезены в Австралию человеком примерно 40 000 лет назад.
Экологическое равновесие Австралии было сильно нарушено интродукцией экзотических плацентарных млекопитающих после появления европейцев. Кролики, случайно завезенные в 1850-х годах, и домашний скот стали уничтожать местную растительность на большей части Австралии, чему – хотя и в меньших масштабах – способствовали также кабаны, козы, буйволы, лошади и ослы. Лисицы, кошки и собаки конкурировали с местными животными и нередко охотились на них, что привело к их истреблению в различных районах материка.
Птицы
Орнитофауна Австралии включает много очень ценных и интересных видов. Из нелетающих птиц здесь водятся эму (Dromiceius novaehollandiae) и шлемоносный, или обыкновенный, казуар (Casuarius casuarius), приуроченный к северному Квинсленду. Австралийский материк изобилует разными видами уток (Casarca, Biziura и др.). Водятся хищные птицы: клинохвостый орел (Uroaetus audax), австралийский коршун (Haliastur sphenurus), сапсан (Falco peregrinus) и австралийский ястреб (Astur fasciatus). Весьма своеобразны сорные куры (Leipoa), сооружающие холмики-«инкубаторы»; кустарниковый большеног (Alectura); беседковые (Ailuroedus, Prionodura) и райские птицы (Paradisaeidae), медососы (Meliphagidae), лирохвосты (Menura). Велико разнообразие попугаев, голубей и уток, но полностью отсутствуют грифы и дятлы.
Рептилии
В Австралии водится множество рептилий, включая змей, крокодилов, ящериц и черепах. Только змей здесь почти 170 видов. Самая крупная из ядовитых змей – тайпан (Oxyuranus scutellatus), а квинслендский питон (Python amethystinus) достигает в длину около 6 м. Крокодилы представлены двумя видами – гребнистым (Сrocodilus porosus), который нападает на людей и убивает их, и австралийским узкорылым (С. johnsoni); оба они обитают на севере Австралии и на Новой Гвинее. Черепах около 10 видов – из родов Chelodina и Emydura. Среди более 520 видов австралийских ящериц заслуживают внимания безногие чешуеноги (Pygopodidae), встречающиеся в Австралии и на Новой Гвинее, и крупные вараны (Varanidae), достигающие в длину 2,1 м.
Амфибии
Фауна Австралии характеризуется полным отсутствием хвостатых земноводных (Urodela) и многообразием лягушек и жаб. Среди австралийских жаб подсемейства Сriniinae, морфологически самых примитивных из настоящих жаб, типичны роды Crinia, Mixophyes и Helioporus, а всего их в регионе обитает 16.
Рыбы
В Австралии ок. 230 видов местных пресноводных рыб, но нет карпов, карпозубых, лососевых и мало сомов. Большинство представителей пресноводной ихтиофауны произошли от морских предков – трескообразных (Oligorus), окунеподобных (Percalates, Plectoplites, Macquaria), терапоновых (Therapon), cельдевых (Potamalosa), полурыловых (Hemirhamphus) и бычковых (Gobiomorphus, Carassiops). Есть, впрочем, два заметных исключения – двоякодышащий рогозуб (Neoceratodus) и костноязыкое Scleropages. В Австралии и Новой Зеландии обитает ряд видов галаксов (Galaxias), а также гадопс (Gadopsis).
Беспозвоночные
Фауна беспозвоночных Австралии включает не менее 65 тыс. видов насекомых, часть которых весьма своеобразны.