De nombreux animaux vivent dans des grottes, soit exclusivement, soit à temps partiel. Les troglobites – à ne pas confondre avec les troglodytes – sont des animaux qui vivent toute leur vie dans la partie sombre des grottes, les troglophiles sont des animaux qui se produisent parfois à l’extérieur d’une grotte, mais la plupart du temps profondément, et les trogloxènes sont des animaux capables de survivre à l’intérieur des grottes mais se trouvent principalement à l’extérieur, comme les ours des cavernes éteints. Les stygobites sont des animaux trouvés dans les eaux souterraines dans ou entre les grottes. Les vrais troglobites manquent d’yeux fonctionnels. Leurs yeux peuvent être vestigaux, recouverts d’une couche de peau. Les animaux des cavernes exclusifs sont appelés cavernicoles.
Certains animaux qui vivent dans les grottes comprennent les salamandres, la couleuvre obscure, de nombreux poissons, chauves-souris et de nombreux arthropodes, notamment des insectes, des mille-pattes, des pêcheurs, des écrevisses, des collemboles, des araignées, etc. La petite faune est nombreuse, car ses besoins énergétiques sont moindres. que les grands animaux, et comprennent les annélides exclusifs aux grottes, les sangsues, les mollusques, les acariens, etc. De nombreux troglobites ont un métabolisme lent pour expliquer la rareté de la nourriture dans les grottes.
Les animaux qui passent beaucoup de temps dans les grottes finissent par développer des adaptations exclusives pour survivre à l’environnement extrême, comme une meilleure audition au détriment de la vue, ou la capacité de ressentir des vibrations délicates. De nombreux animaux qui vivent dans des grottes perdent leur pigment, devenant un blanc fantomatique, car le rôle de signalisation de la pigmentation est inutile dans un environnement noir. Le manque d’yeux fonctionnels s’accompagne également de l’extension des membres et des antennes chez les insectes, qui sont utilisés pour étudier l’environnement par des moyens tactiles. Les vrais insectes des cavernes ont également des ailes réduites ou absentes.
L’environnement de la grotte se distingue par des caractéristiques négatives : une absence de distinction entre la nuit ou le jour, l’été ou l’hiver. Il y a peu de changement de température ou d’humidité, bien que des courants d’air frais circulent dans la plupart des grottes. La nourriture ne peut entrer que par l’extérieur, soit vivante, sous la forme d’animaux cherchant refuge, soit morte, par la matière organique transportée par les cours d’eau. Les champignons se nourrissent de cette matière organique et de nombreux animaux se nourrissent à leur tour des champignons. Les papillons qui hibernent dans les grottes sont fréquemment mangés par les sauterelles, qui sont à leur tour mangées par les chauves-souris.
De nombreux animaux des cavernes sont endémiques à la grotte dans laquelle ils se trouvent, qui, dans certains cas, peuvent ne s’étendre que sur quelques kilomètres carrés. Il y a probablement beaucoup plus d’animaux des cavernes à découvrir.