Quando os primeiros povoadores chegaram à Madeira, os únicos mamíferos que encontraram foram morcegos, sendo um deste endémico: o morcego-da-Madeira. Todos os outros mamíferos terrestres, dos coelhos aos ratos, dos cavalos às cabras, das vacas aos cães, foram introduzidos pelo homem. Das cerca de 3300 espécies de invertebrados catalogados, a maioria caracóis ou insetos microscópicos, quase trinta por cento são exclusivos da Madeira.
No arquipélago foram identificadas 42 espécies de aves, nove das quais endémicas. Do arquipélago fazem parte dois dos maiores santuários de aves marinhas do mundo: as Desertas e as Selvagens, vitais para a sua nidificação. A freira-da-Madeira, uma ave extremamente rara e que se julgava extinta, foi redescoberta em 1969, graças aos trabalhos do ornitólogo local Alec Zino. As suas observações, complementadas por análises de ADN, permitiram concluir que se tratava de uma espécie diferente da freira-do-bugio. Passou a ser designada por freira-da-madeira ou Zino’s petrel. Esta pequena ave marinha preta e branca, acasala nas montanhas centrais da ilha e apenas coloca um ovo por ano. Calcula-se que a população se limite a 40 casais, sendo esta uma das espécies onde ambos os parceiros se mantém fiéis toda a vida.
O pombo torcaz só existe na floresta laurissilva, sendo a população total estimada em 10300 indivíduos. Igualmente interessantes são a andorinha-da-serra, o corre-caminhos, o calcamar, o tentilhão, o bisbis e o cigarrinho. Há poucos anfíbios e répteis, excepção feita às lagartixas endémicas da Madeira, muito frequentes nos jardins do Funchal.
As águas da Madeira são um paraíso para os mamíferos marinhos. O mais famoso é a foca-monge, também conhecido por lobo-marinho. A população recenseada não ultrapassará o meio milhar de animais, distribuídos da costa noroeste de África à Madeira. Uma colónia de mais de 20 elementos vive na Reserva das Desertas, fazendo frequentes incursões até a Ponta de São Lourenço. Golfinhos de várias espécies por aqui evoluem podendo ser vistos 18 tipos de baleias nestas águas.
A Reserva Natural do Garajau, situa-se a leste do Funchal, ocupando uma área marítima de mais de 376 hectares. Podem, também, ser vistos nesta área protegida meros, moreias pintadas, enguias-de-jardim, raias ou tartarugas. Com águas cristalinas e transparentes trata-se de um ótimo lugar para mergulhar e descobrir vida marinha.
Muitos apreciadores de pesca grossa afluem à Madeira para pescar o espadim-azul ou atum recordista, cujo peso chega a ultrapassar os 300 kg. De Maio a Setembro, barcos e jatos particulares trazem dezenas de pescadores, interessados na riqueza destas águas atlânticas profundas. Por várias vezes foi aqui conquistado o prestigioso prémio mundial da pesca ao espadim-azul. Outras espécies muito apreciadas pelos amantes da pesca grossa são o espadim-branco, o espadarte, a cavala-da-índia, a rabilha, o patudo, a albacora, o voador, o gaiado e a bicuda. A maioria dos pescadores aderiu ao sistema “tag and release”, devolvendo ao mar os espadins-azuis, após marcar com a respetiva etiqueta. Participar numa expedição de pesca grossa, num barco preparado para este desporto, é uma experiência emocionante. São precisas muita paciência e engenho para pescar um magnífico espadim-azul, mas mesmo que não tenha sucesso, a aventura é extraordinária.