La fauna de las islas de Polinesia francesa es pobre en especies, debido a la lejanía de las islas con respecto a las masas continentales.
En Polinesia no hay mamíferos autóctonos. Perros y cerdos fueron introducidos en las islas por los primeros polinesios, y las ratas vinieron con los exploradores europeos. Los caballos y cabras fueron introducidos en las islas Marquesas por los franceses el siglo pasado.
La variedad de reptiles es también escasa. Destaca un gecko amarillento e inofensivo. En Polinesia no hay serpientes.
En cuento a insectos, hay mosquitos, avispas, escolopendras, y, en las Marquesas, el nono, una especie de mosquito muy molesto.
En las islas de Polinesia si hay una buena variedad de aves, la mayoría marinas; en los atolones, muchas anidan en el suelo. Antiguamente, las plumas de ciertas aves tenían un carácter sagrado. Las aves marinas incluyen golondrinas de mar, fragatas (grandes aves negras de alas largas y estrechas, muy voladoras, y piratas), alcatraces y faetones, con largas plumas blancas en la cola, muy apreciadas. En el atolón de Tikehau, la protegida isla de los pájaros es el hogar de muchos de ellos.
También hay varias especies de aves terrestres y pájaros, la mayoría de ellas endémicas, sobre todo en las islas Marquesas y en las Australes.
Los arrecifes de coral, abundantes en Polinesia, son hábitats únicos, que dan cobijo a varias especies. Los corales son animales primitivos en la escala evolutiva, polipos que van formando poco a poco por agregación de carbonato cálcico, los arrecifes con sus esqueletos. Los corales tienen tentáculos urticantes, por lo que no se debe andar descalzo sobre ellos. Entre los corales más comunes hay madréporas, acróporas, Porites, Millepora (corales de fuego), etc. Los corales son muy sensibles y su importancia en el ecosistema, vital.
Los arrecifes de coral son el hogar de muchas especies de cangrejos y moluscos. Entre los cangrejos, hay cangrejos ermitaños, y destaca el cangrejo de los cocoteros, en las Tuamotu, de gran tamaño, que se alimenta de cocos, y el terrestre, plaga que infesta los cocotales cavando una red de túneles.
Los moluscos son unos animales muy abundantes en las aguas polinesias; a destacar, la ostra polinesia, de la cual se saca la perla negra, producto típicamente isleño, pero en sus aguas también se dan tridacnas, conos, Murex, Cypraeas, Terebras, etc... Muchas conchas son utilizadas en la artesanía: collares de conchas, etc. En las aguas de Polinesia viven también equinodermos: varias especies de erizos de mar, en las cavidades del arrecife, y la holoturia.
En los arrecifes y lagunas de Polinesia hay amplia variedad de peces, pero menos de lo que se podría pensar, debido a la lejanía de las islas con respecto a las masas continentales.
En los arrecifes y lagunas rondan varias especies de tiburones: el tiburón gris de arrecife (raira), de 2m. de largo, afilado y poderoso, abundante cerca de los canales; el tiburón limón, se mueve cerca del fondo, y puede ser agresivo; el tiburón de aleta blanca de arrecife, de 3m. de largo, corriente en las islas Tuamotu; y el tiburón de aleta negra de arrecife y de aleta blanca de laguna (mamaru), pequeños, inofensivos, se encuentran en lagunas y canales. Ocasionalmente, según la época del año, se encuentran tiburones tigre y tiburones martillo.
Entre las rayas, destaca la raya armada, armada de una fila de dientes agudos, que suele enterrarse en el fondo, y la raya leopardo, de menor tamaño, pero más peligrosa, debido a su aguijón. La tercera especie es la manta raya, inofensivo filtrador de plancton que puede alcanzar 4m. de anchura, gran nadadora, de dorso azulado y vientre blanco, y gran boca filtradora rodeada de dos salientes.
Y entre los peces de los arrecifes y las lagunas, hay morenas, ocultas en las anfractuosidades del coral, napoleones, meros, peces cirujano, peces mariposa, peces payaso y damiselas (que viven entre los tentáculos venenosos de las anémonas, en simbiosis), lábridos limpiadores, y peces loro, que rompen el coral con sus picos, etc. El pez piedra, disimulado en el fondo, debe ser evitado por su picadura muy venenosa.