L'Oasi Carloforte costituisce anche uno scrigno prezioso per la presenza di specie animali rare e localizzate.
Nelle grotte e nelle zone più umide si può osservare un anfibio tipico della Sardegna, il Discoglosso sardo dalla caratteristica pupilla cuoriforme e dalla lingua discoidale.
Nelle zone più aride e assolate è comune il Biacco, un serpente dal colore giallo-verde, innocuo e dal comportamento elusivo. Soprattutto nelle ore serali, tra la macchia è possibile osservare qualche fugace apparizione dei numerosi conigli selvatici, mentre alcune specie di pipistrelli scorazzano in lungo e in largo tra falesie, scogliere e pinete.