Υπάρχουν χιλιάδες είδη ενδημικά στην Αυστραλία (πουθενά αλλού). Αυτό μπορεί να αποδοθεί στη γεωγραφική απομόνωση της ηπείρου-είναι η πιο απομονωμένη από τις ηπείρους και ανακαλύφθηκε μόνο από μη ιθαγενείς το 1606. Μέχρι την κατασκευή της διώρυγας του Σουέζ, η Αυστραλία ήταν η μόνη ήπειρος που δεν συνδέθηκε προσγειώνονται σε άλλες ηπείρους. Η Αυστραλία έχει απομονωθεί από άλλες ηπείρους από τότε που χωρίστηκε από την Ανταρκτική πριν από περίπου 40 εκατομμύρια χρόνια.
Τα πιο διάσημα είδη ενδημικά στην Αυστραλία είναι η πανίδα της μαρσιποφόρου. Τα μαρσιποφόρα είναι θηλαστικά με διαφορετική καταγωγή και ανατομικές διαφορές από τα θηλαστικά του πλακούντα, συμπεριλαμβανομένης της χαμηλότερης θερμοκρασίας του σώματος, της πρώιμης γέννησης, της έλλειψης πλακούντα και των διαφορετικών σεξουαλικών οργάνων. Περιλαμβάνουν φυτοφάγα ζώα, όπως το κοάλα, το βόμπατ, το καγκουρό αρουραίων, το Wallaby και το περίφημο καγκουρό, το παμφάγο μπανικουτό, το Sugar Glider, το μαρσιποφόρο μόλο και τις ποικιλίες βολάν, το σαρκοφάγο σούλο, το Kowari, το numbat, το mulgara, το antechinus και πολλά άλλα. Συνολικά, 224 είδη μαρσιποφόρων είναι ενδημικά στην Αυστραλία. Τα μαρσιποφόρα έχουν εκτοπίσει εντελώς πλακούντες στην Αυστραλία.
Άλλα είδη ενδημικά στην Αυστραλία είναι τα μονότρεμα, ασυνήθιστα θηλαστικά στη δική τους κατηγορία. Έχουν μεταβολισμό ακόμη πιο αργό από τα μαρσιποφόρα, αν και έχουν όλα τα τυπικά χαρακτηριστικά θηλαστικών όπως τα μαλλιά και την ικανότητα να αρμέγουν τα μικρά τους. Οι μονότρεμες περιλαμβάνουν τέσσερα είδη echnidna και τον πλατύποδα, που θεωρείται ένα από τα πιο ασυνήθιστα μέλη του ζωικού βασιλείου. Η πλατύποδα περιγράφεται ως πάπια, με κάστορα και με βίδρα. Έχει δηλητηριώδη ώθηση στο πίσω πόδι του και γεννά αυγά, ένα από τα μόνα θηλαστικά που το έκαναν. Οι μονότρεμες δεν ήταν καλά κατανοητές για πολλά χρόνια, θεωρούνταν «πιο πρωτόγονα» θηλαστικά. Χωρίστηκαν εξελικτικά από άλλα θηλαστικά πριν από περίπου 150 εκατομμύρια χρόνια, μέχρι την εποχή των δεινοσαύρων.
Υπάρχουν πολλά άλλα είδη ενδημικά στην Αυστραλία, αν και τα μαρσιποφόρα και τα μονότρεμα είναι τα πιο διάσημα. Στην Αυστραλία, περίπου το 83% των θηλαστικών είναι ενδημικά, το 89% των ερπετών, το 90% των ψαριών και εντόμων και το 93% των αμφιβίων. Το διάσημο emu, ένα πουλί χωρίς πτήση που σχετίζεται με τη στρουθοκάμηλο, κάνει το σπίτι του εκεί και βρίσκεται στο οικόσημο της Αυστραλίας. Τα ενδημικά είδη παπαγάλων είναι πολλά στην ήπειρο. Ο Κροκόδειλος αλμυρού νερού, ο μεγαλύτερος από όλα τα είδη κροκοδείλων, βρίσκεται στη Βόρεια Αυστραλία, αλλά μπορεί να βρεθεί και στη Νοτιοανατολική Ασία. Ο κροκόδειλος γλυκού νερού, ένα πολύ μικρότερο είδος, είναι ενδημικό στη Βόρεια Αυστραλία.