Hay miles de especies endémicas de Australia (que no se encuentran en ningún otro lugar). Esto puede atribuirse al aislamiento geográfico del continente: es el más aislado de los continentes y solo fue descubierto por no nativos en 1606. Hasta la construcción del Canal de Suez, Australia era el único continente que no estaba conectado por tierra a otros continentes. Australia ha estado aislada de otros continentes desde que se separó de la Antártida hace unos 40 millones de años.
Las especies más famosas endémicas de Australia son la fauna marsupial. Los marsupiales son mamíferos con un linaje diferente y diferencias anatómicas con respecto a los mamíferos placentarios, incluida una temperatura corporal más baja, nacimiento prematuro, falta de placenta y diferentes órganos sexuales. Incluyen herbívoros, como el koala, el wombat, el canguro de rata, el wallay el famoso canguro, el omnívoro bandicoot, Sugar Glider, mole marsupial y una variedad de wallabies, el quoll carnívoro, Kowari, numbat, mulgara, mulchin, antechinus y muchos otros. En total, 224 especies de marsupiales son endémicas de Australia. Los marsupiales han desplazado completamente a los placentarios dentro de Australia.
Otras especies endémicas de Australia son los monotremas, mamíferos inusuales en su propia categoría. Tienen un metabolismo aún más lento que los marsupiales, aunque tienen todos los rasgos estándar de los mamíferos como el cabello y la capacidad de ordeñar a sus crías. Los monotremas incluyen cuatro especies de echnidna y el ornitorrinco, considerado uno de los miembros más inusuales del reino animal. El ornitorrinco se describe como pico de pato, cola de castor y patas de nutria. Tiene un espolón venenoso en su pata trasera y pone huevos, uno de los únicos mamíferos que lo hace. Los monotremas fueron poco conocidos durante muchos años, considerados mamíferos «más primitivos». Se separaron evolutivamente de otros mamíferos hace unos 150 millones de años, desde la Era de los Dinosaurios.
Hay muchas otras especies endémicas de Australia, aunque los marsupiales y los monotremas son los más famosos. En Australia, aproximadamente el 83% de los mamíferos son endémicos, el 89% de los reptiles, el 90% de los peces e insectos y el 93% de los anfibios. El famoso emú, un ave no voladora relacionada con el avestruz, hace su hogar allí, y se encuentra en el escudo de armas de Australia. Las especies endémicas de loros son numerosas en el continente. El cocodrilo de agua salada, la mayor de todas las especies de cocodrilos vivos, se encuentra en el norte de Australia, pero también se puede encontrar en el sudeste asiático. El cocodrilo de agua dulce, una especie mucho más pequeña, es endémica del norte de Australia.