La faune de la Réserve Naturelle de Popenguine est constituée d’une population de petits mammifères, de reptiles jusqu'à présent mal connue de par leur reconstitution spectaculaire, et par une population plus abondante et variée d’oiseaux sédentaires et migrateurs.
L’évolution de la faune a suivit celle de la végétation, avec une augmentation considérable due à la réhabilitation de l’habitat. Actuellement on peut trouver dans la Réserve naturelle de Popenguine et sa périphérie quelques mammifères : Guib harnaché (Tragelaphus scriptus) et Céphalophe de Grimm (Sylvicapra grimmia), hyène tachetée (Crocuta crocuta), Civette (viverra civetta), Genette pardine (Genetta pardina), Chacal commun (Canis aureus), Singe, Mangouste, Porc-épic etc. qui reconstituent progressivement leurs effectifs suite à la création de la Réserve. L’évolution des mammifères n’a pas suivi celle des oiseaux, dont la population est restée assez stable.
Dans la Réserve Naturelle les concentrations d’oiseaux atteignent, à certaines périodes de l’année, une densité très importante. La situation géographique et la grande variété des écosystèmes en sont les causes. De plus la présence d’eau douce au début qui subit les effets de la mer pour devenir progressivement saumâtre explique la présence d’une variété impression d’oiseaux suivant l’évolution du milieu. Ainsi les espèces continentales à mœurs aquatiques y trouvent les conditions favorables à leur épanouissement. Ce qui permet de signaler la présence d’une importante faune aviaire sédentaire, constituée de pintades, de poules sultanes, de calaos, de milans, de merles métalliques, de perruches etc.



Ce paysage extraordinaire avec sa lagune au centre attire également une quantité importante d’oiseaux migrateurs venant généralement des régions paléarctiques. Les premiers oiseaux migrateurs arrivent sur cette zone en fin de saison des pluies. Beaucoup ne font que passer pour aller s’installer pour l’hiver plus au sud, alors qu’un certain nombre y séjourne jusqu’au printemps, époque à partir de laquelle ils repartent vers le Nord. Quant aux migrateurs du Sud, ils arrivent habituellement à partir des mois de juin et juillet, lors des premières manifestations de la saison des pluies. Environ 195 espèces d’oiseaux de toute sorte sont ainsi répertoriées sur le secteur.
Cette présence de migrateurs contribue à donner à l’avifaune de cette région une physionomie saisonnière assez particulière. On note par exemple la présence régulière dans les falaises et dans les zones limitrophes de Merle bleu (Monticola solitaria) et de Merle de roche (Monticola saxatalis) qui sont des espèces paléarctiques rupicoles. La zone humide de la Réserve est surtout caractérisée par la présence de certaines espèces appartenant aux échassiers, canards, limicoles et laridés.