تعدد و تنوع فراوان جوامع و گونه‌های گياهی در استان گلستان موجب ايجاد زيستگاه‌های مناسب برای زندگی انواع جانوران شده است. در مناطق جنگلی گونه‌هايی همچون مرال (گاو كوهی) و شوكا، در نواحی استپی قوچ و ميش، در زيستگاه‌های صخره‌ای كل و بز و در نواحی دشتی آهو زندگی می‌كند. همچنين پلنگ، گراز، خرس قهوه‌ای، گرگ، شغال، گربه و پالاس از گونه‌هايی هستند كه در اكثر مناطق به ويژه در حوزه پارک ملی گلستان يافت می‌شوند. جوندگان كوچک اندامی نظير روباه، گربه وحشی، خرگوش، خارپشت، گراز، شغال و موش‌های صحرايی در اطراف تالاب‌های شمالی گنبد كاووس زيست می‌نمايند. مناطق مختلف استان گلستان زيستگاه انواع پرندگان می‌باشد. در دشت‌های تركمن صحرا يک نوع كوكو به نام كوكوی شكم سفيد از جمعيت بالايی برخوردار است و ديگر پرندگان همچون چكاوک‌ها، دراج، هوبره، پرندگان مهم شكاری از قبيل عقاب‌ها، سارگپ‌ها، بالابان، قرقی، دليجه و ... موجود می‌باشند. در حواشی مناطق جنگلی و كوهستانی، پرندگانی از قبيل قرقاول، هما، دال‌ها، كبک دری، كبک معمولی، تيهو و پرندگان پاسری فرم و ديگر گونه‌های خشکی‌زی زيست می‌كنند.

لاک‌پشت‌ها، مارها و سوسمارها از جمله دوزيستان و خزندگانی هستند كه در مناطق گوناگون به ويژه در اطراف تالاب‌ها انتشار گسترده‌ای پيدا كرده‌اند.

مهم‌ترين منابع شيلاتی در محدوده جنوب شرقی دريای خزر (استان گلستان) به سه گروه عمده ماهيان خاوياری، ماهيان استخوانی وكيلكا ماهيان تقسيم می‌شوند. درياي خزر زيست بوم حدود 90 درصد از ذخاير ماهيان خاوياری (تاسماهيان) جهان می‌باشد. در اين منطقه استحصال خاويار از انواع گونه‌های باارزش دريای خزر شامل فيل ماهی، تاس ماهی (قره بورن)، چالپاش، شيب و دراكول (ازون برون) انجام می‌گيرد.