En el PN Sajama se registraron 108 especies de fauna.  Entre éstas destacan la vicuña (Vicugna vicugna), el quirquincho (Chaetophractus nationi), el gato andino o titi (Felis jacobita), el puma (Felis concolor), el zorro (Pseudalopex culpaeus), el hurón (Galictis cuja), el zorrino (Conepatus chinga), la Taruka o venado Hippocamelus antisensis), el topo, tujo o sartenero (Ctenomys opimus), el suri (Pterocnemia pennata), el cóndor (Vultur gryphus), la chocka (Fulica gigantea), el flamenco (Phoenicopterus chilensis) y aves pequeñas como Asthenes arequipae, Oreomanes fraseri y Phrygilus erythronotus.