戈壁滩动物多种多样，有诸如野骆驼、蒙古野驴詹兰羚羊和捷尔伦羚一类的大哺乳动物。普尔热瓦尔斯基氏野马曾分布于荒漠西部地区，在野外可能已经灭绝。齧齿类动物包括旱獭与囊鼠，还有爬虫类。
1、野生双峰驼
野生双峰驼为骆驼科、骆驼属、双峰驼下的一个亚种。头体长3.2-3.5米，肩高1.6-1.8米，尾长50-60厘米，体重450-680千克。巨大的有蹄类，背上有两个驼峰，颈长而且向上弯曲，体色金黄色到深褐色，以大腿部（股部）为最深。在冬季颈部和驼峰丛生长毛，有双行长长的眼睫毛和耳内毛抵抗沙尘，而缝隙状的鼻孔在发生沙尘暴时能够关闭。
2、蒙古野驴
蒙古野驴外形似骡，体型介于家驴和家马之间，体长可达260厘米，肩高约120厘米，尾长80厘米左右，体重约250千克。吻部稍细长，耳长而尖。尾细长，尖端毛较长，棕黄色。颈背具短鬃，颈的背侧、肩部、背部为浅黄棕色，背中央有一条棕褐色的背线延伸到尾的基部，颈下、胸部、体侧、腹部黄白色，与背侧毛色无明显的分界线。
3、旱獭
旱獭为松鼠科中体型最大的一种，常称为土拨鼠，含6个亚种。大型啮齿动物，体长为500毫米，体重4-5千克。尾短为110毫米。在外形和生活方式上都与鼠类相似，体型粗大肥壮，颈粗吻阔，耳小眼细，四肢粗短，利爪坚硬，松尾短扁。
4、囊鼠
活在北美洲和中美洲的囊鼠特别喜欢打洞，它们的身躯矮胖，四肢较短，几乎没有脖子，适合在洞中匍匐前进。囊鼠名字的由来全是靠它有一个巨大的颊囊，这个颊囊贮存很多食物后，囊鼠就在它的巢穴内搬来搬去。
5、戈壁熊
戈壁熊为隶属棕熊亚种的一类动物。它们的饮食一直是：植物根，浆果，其他植被，昆虫，偶尔也会吃吃鼠类；而当其冬眠时，食物则非常稀少。它与北美灰熊很像，但是它能适应戈壁的干旱环境现在戈壁熊已经非常少见，并濒临灭绝。
