Numerosos animales viven en cuevas, ya sea de forma exclusiva o parte del tiempo. Los troglobitas, que no deben confundirse con los trogloditas, son animales que viven toda su vida en la parte oscura de las cuevas, los troglophiles son animales que a veces ocurren fuera de una cueva, pero principalmente en lo profundo de ella, y los trogloxenos son animales que son capaces de sobrevivir dentro de las cuevas pero se encuentran principalmente fuera de él, como los osos de las cavernas extintos. Los estigobites son animales que se encuentran en el agua subterránea dentro o entre las cuevas. Los troglobitas verdaderos carecen de ojos funcionales. Sus ojos pueden ser vestigales, cubiertos por una capa de piel. Los animales de las cavernas exclusivos se llaman cavernícolas.
Algunos animales que viven en cuevas incluyen salamandras, la serpiente rata que habita en cuevas, muchos peces, murciélagos y muchos artrópodos, incluidos insectos, milpiés, recolectores, cangrejos de río, colémbolos, arañas, etc. La fauna más pequeña es numerosa, ya que sus necesidades energéticas son menores que los animales grandes, e incluyen anélidos, sanguijuelas, moluscos, ácaros, etc. exclusivos de las cuevas. Muchos troglobitas tienen un metabolismo lento que explica la escasez de alimento en las cuevas.
Los animales que pasan mucho tiempo en cuevas eventualmente desarrollan adaptaciones exclusivas para sobrevivir en entornos extremos, como una mejor audición a expensas de la vista o la capacidad de sentir vibraciones delicadas. Muchos animales que viven en cuevas pierden su pigmento, volviéndose de un blanco fantasmal, ya que el papel de señalización de la pigmentación es inútil en un ambiente completamente oscuro. La falta de funcionamiento de los ojos también se acompaña de la extensión de extremidades y antenas en los insectos, que se utilizan para inspeccionar el entorno a través de medios táctiles. Los verdaderos insectos de las cavernas también tienen alas reducidas o ausentes.
El entorno de la cueva se distingue por características negativas: falta de distinción entre noche o día, verano o invierno. Hay pocos cambios en la temperatura o la humedad, aunque las corrientes de aire frío fluyen a través de la mayoría de las cuevas. Los alimentos solo pueden entrar por el exterior, ya sea vivos, en forma de animales que buscan refugio, o muertos, por material orgánico transportado a través de los arroyos. Los hongos se alimentan de esta materia orgánica y numerosos animales, a su vez, se alimentan de los hongos. Las mariposas que hibernan en cuevas son frecuentemente devoradas por saltamontes, que a su vez son devorados por murciélagos.
Muchos animales de las cavernas son endémicos de la cueva en la que se encuentran, que en algunos casos solo pueden abarcar unas pocas millas cuadradas. Es probable que haya muchos más animales de las cavernas esperando ser descubiertos.