Η γεωγραφική θέση των νησιών στο νοτιοανατολικό άκρο της Ευρώπης, κοντά στην Ασία και τη Βόρεια Αφρική, τα έχει καταστήσει τόπο με πολύ ενδιαφέρουσα ορνιθοπανίδα, που διακρίνεται σε τέσσερις γενικές κατηγορίες: στα πουλιά που μένουν όλο το χρόνο στα νησιά (σπουργίτης, καρδερίνα, κότσυφας, αγριοπερίστερο), σε αυτά που έρχονται το χειμώνα από πιο κρύες περιοχές (κοκκινολαίμης), σε αυτά που ανεβαίνουν από την Αφρική την άνοιξη για να κάνουν τη φωλιά τους και να ζευγαρώσουν (χελιδόνι, τσαλαπετεινός, σταχτάρα) και σε αυτά που απλώς σταματούν εδώ την άνοιξη και το φθινόπωρο κατά τις μεταναστεύσεις τους από την Αφρική στη Βόρεια Ευρώπη και αντίστροφα.
Χαρακτηριστικά θαλασσοπούλια των Κυκλάδων είναι ο θαλασσοκόρακας, ο αρτέμης, ο ασημόγλαρος και ο σπάνιος αιγαιόγλαρος, ένα παγκοσμίως απειλούμενο είδος, ενδημικό της λεκάνης της Μεσογείου, το σημαντικότερο θαλασσοπούλι της Ελλάδας και της Ευρώπης.
Στους μικρούς υγρότοπους των Κυκλάδων (Τήνος, Σέριφος, Νάξος, Μήλος, Πάρος, Αντίπαρος) βρίσκουν καταφύγιο πολλά υδρόβια πουλιά, όπως η αλκυόνα και ο στρειδοφάγος, που κατεβαίνουν το χειμώνα από το βορρά, αλλά και ερωδιοί που έρχονται την άνοιξη από το νότο. Πολύ χαρακτηριστικό πτηνό των Κυκλάδων είναι και η νησοπέρδικα.
Στα αρπακτικά κυριαρχούν ο φιδαετός, ο σπιζαετός και ο μαυροπετρίτης, τυπικός καλοκαιρινός επισκέπτης του Αιγαίου που φωλιάζει σε ακατοίκητες βραχονησίδες ή απόκρημνα βράχια - το πιο σημαντικό σε παγκόσμιο επίπεδο πουλί που φιλοξενεί η Ελλάδα. Νυχτόβια αρπακτικά είναι η κουκουβάγια και ο γκιώνης.
Στις Κυκλάδες ζουν κάποια τοπικά ενδημικά ερπετά: η οχιά της Μήλου (Μήλος, Κίμωλος, Πολύαιγος, Σίφνος), η σαύρα της Μήλου (Μήλος, Αντίμηλος, Κίμωλος), το κροκοδειλάκι (Δήλος, Νάξος, Πάρος, Αντίπαρος, Μύκονος) και το (πιο κοινό) φίδι λαφιάτης.
Στα θηλαστικά των Κυκλάδων ξεχωρίζει το σπάνιο αγριοκάτσικο της Αντιμήλου, που ζει μόνο στο συγκεκριμένο νησί. Σε πολλά νησιά διαβιώνουν λαγοί και αγριοκούνελα. Στα θαλάσσια θηλαστικά περιλαμβάνονται η μεσογειακή φώκια (το πιο σημαντικό θηλαστικό του Αιγαίου) και τα διάφορα είδη δελφινιού (ρινοδέλφινο, μαυροδέλφινο, σταχτοδέλφινο).
Εξαιρετικά πλούσια είναι και η υπόλοιπη θαλάσσια πανίδα των Κυκλάδων, που περιλαμβάνει πάνω από 200 είδη ψαριών (μπαρμπούνια, λυθρίνια, τσιπούρες, σαργούς, μελανούρια, σκαθάρια, μαγιάτικα) και ακόμα χταπόδια, καλαμάρια, σουπιές, αστακούς και ιππόκαμπους - ένας πραγματικός παράδεισος για τους υποβρύχιους ψαράδες και τους φίλους των καταδύσεων (οργανωμένα καταδυτικά κέντρα λειτουργούν στα νησιά Ίος, Μήλος, Μύκονος, Πάρος, Αντίπαρος και Σαντορίνη).
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει και η εντομοπανίδα των Κυκλάδων, με πιο χαρακτηριστικό είδος τη σπάνια πεταλούδα Callimorpha quadripunctaria της Πάρου, που τους καλοκαιρινούς μήνες σε μια μικρή κοιλάδα του νησιού συγκεντρώνεται ένας μεγάλος αριθμός ατόμων του είδους.
