De bekendste groep dieren van het Andesgebergte zijn de kameelachtigen: de guanaco, de vicuña, de alpaca en de lama. De guanaco en de vicuña leven in het wild, de lama en de alpaca zijn tot huisdieren gemaakt. Zij worden gebruikt als lastdier en voor het vlees en de wol. De vicuña is een beschermd dier en er leven in Bolivia nog ongeveer 2000 exemplaren. Andere bijzondere dieren in het Andesgebergte zijn de viscacha, een grote chinchillasoort met een opvallend lange staart, de zeldzame brilbeer of Andesbeer en de condor, een roofvogel met een spanwijdte van drie meter die een grote rol speelt in de Boliviaanse mythologie. Verder nog de rhea, een nandoesoort (struisvogelsoort), en de zeer zeldzame James-flamingo. Veel voorkomende watervogels zijn Andesganzen, ibissen, kluten, futen en meerkoeten. Kolibries en papegaaien komen zelfs boven de 4000 meter nog voor en op grote hoogte leven ook nog bergtoekans.
Zoogdieren in het Andesgebergte zijn o.a. de bergocelot en de poema, de wilde marmot en de armadillo, een gordeldier. De tropische laagvlakte herbergt zeer veel dieren waaronder bekende dieren als de panter, de jaguar, de tapir, de javelí of navelzwijn en de anaconda, een reusachtige wurgslang. Apensoorten die voorkomen zijn brulapen, slingerapen en doodshoofdaapjes. Kleinere zoogdieren zijn neusberen, agouti’s (knaagdier), miereneters, otters en luiaards. In de pampagebieden leven in de rivieren o.a. waterschildpadden, roze zoetwaterdolfijnen en alligators.
De capibara is het grootste knaagdier ter wereld. De grote jabira is een ooievaarachtige en is door zijn kleuren een opvallende verschijning. Verder komen in tropisch Bolivia nog hoatzins, sterns, aalscholvers, slangehalsvogels en verschillende soorten ijsvogels voor. Van de vlindersoorten is de grote blauwe morpho de opvallendste, naast prachtige passiebloem- en pagevlinders. In het Titicaca- meer komen zalm, forel en koningsvis of pejerrey voor. De avifauna behoort tot de rijkste ter wereld. Er komen ca. 1200 soorten vogels voor; een merkwaardige kortvleugelige fuut komt alleen maar voor in de buurt van de bergmeren Titicaca en Poopó.
Door de tropische harthoutindustrie en het kappen en platbranden voor de landbouw verdwijnen er jaarlijks vele duizenden hectares bos. Maar een klein percentage wordt tot nu toe herbebost. De erosie en de uiteindelijke woestijnvorming vormt een grote bedreiging voor de planten- en dierenwereld. De laatste jaren wordt hier door de regering wel meer aandacht aan besteed. De nationale parken zijn moeilijk te bereiken, maar zouden wel een bron van inkomsten kunnen worden i.v.m. het toerisme.