Фауна беспозвоночных животных заповедника пока еще не изучена. Из рыб в Кизлярском заливе распространены сазан, красноперка, лещ, линь, вобла, сом, окунь, щука. Встречаются осетр, севрюга, белуга. Из амфибий на территории Кизлярского участка заповедника отмечена только озерная лягушка, из рептилий – степная гадюка, обыкновенный уж и средиземноморская черепаха (занесена в Красную книгу СССР).
Среди гнездящихся птиц самый массовый вид – лысуха. На островах залива гнездятся отдельные пары лебедей-кликунов, в тростниковых крепях – серых гусей, а также крякв, широконосок, серых уток, чирков-свистунков, красноносых нырков.
В тростниках располагаются колонии малой белой цапли, каравайки и колпицы. Найдены несколько гнезд серой цапли и кудрявого пеликана и небольшие колонии серебристой чайки и чайконосой крачки.
Из воробьиных птиц в тростниковых зарослях обычны на гнездовье дроздовидная камышевка и усатая синица.
В степи довольно обычен на гнездовании журавль-красавка, изредка встречается стрепет. Наиболее массовые виды степных биотопов – удод, сизоворонка, золотистая щурка, степной и с полевой жаворонки, черноголовый и луговой чеканы и др.
Летом на солончаковых лугах кормятся каравайки, большие и малые белые цапли, крачки, чибисы, ходулочники, большие кроншнепы и другие кулики. Для многих из них этот биотоп важен и в период пролета (Комаров, 1985).
На пролете вдоль западного побережья Каспия отмечено 107 видов водных и околоводных птиц. Наиболее многочисленны большая поганка (чомга), большой баклан, большая белая цапля, белолобый гусь, кряква, серая утка, свиязь, чирки – свистунок и трескунок, шилохвость, красноголовый нырок, хохлатая чернеть: лысуха, песчанка, чайки – малая, озерная и серебристая, крачки – черная, пестроносая и речная. В большом количестве летят и сухопутные птицы – луни (болотный, луговой, степной, полевой), соколы (пустельга, чеглок), ястреба (перепелятник, тетеревятник), голуби (клинтух, вяхирь) и многие воробьиные, особенно ласточки (деревенская, городская, береговая), скворцы, вьюрковые (зяблик, вьюрок, чиж, щегол, коноплянка и др.), трясогузки (желтая и белая), жаворонки (хохлатый, полевой) и др.
На Западнокаспийском миграционном пути отмечены редкие виды, занесенные в Красную книгу СССР: фламинго, кудрявый и розовый пеликаны, султанская курица, краснозобая казарка, беркут, сапсан, орлан-белохвост, стрепет, дрофа и др. (Михеев, 1985).
Важное значение имеет Кизлярский участок для зимовок водоплавающих птиц. Особенно многочисленны лысуха, лебедь-шипун, шилохвость, кряква, чирки – свистунок и трескунок, большой крохаль, луток, различные цапли, кулики.
Из млекопитающих в тростниковых крепях обитают кабан, енотовидная собака, камышовый кот, нутрия, ондатра, водяная крыса. В степях обычны заяц-русак, лисица, корсак, волк, степной хорь и др.; иногда, в суровые и многоснежные зимы, появляются стада сайгаков.
Своеобразный животный мир Сарыкумского бархана формировался отчасти под влиянием фауны среднеазиатских пустынь. Из амфибий чаще других видов встречается зеленая жаба. Самые обычные виды рептилий – ушастая круглоголовка и быстрая ящурка. Первая обитает по незакрепленным пескам на склонах бархана, вторая – преимущественно у его подножия, где песок частично закреплен растительностью. У подножия бархана встречаются оливковый и желтобрюхий полозы, обыкновенный и водяной ужи, песчаный удавчик, полосатая ящурка. У выходов коренных горных пород держатся гюрза и кавказская агама.
Из птиц на бархане отмечены степная и обыкновенная пустельги, черный гриф, обыкновенный козодой, черногрудый воробей и др. В окрестностях бархана обитают сизоворонка, золотистая щурка, серая куропатка и др.
Из млекопитающих на бархане и в его окрестностях обычны заяц-русак, серый хомячок, лисица; встречаются ушастый еж, мохноногий тушканчик, полуденная песчанка.

© Н.В. Вронский, А.М. Амирханов. Дагестанский заповедник. // Заповедники СССР. Заповедники Кавказа. — М., Мысль, 1990.