Хоча дослідження фауни Києва ще далеко не завершені, вже відомо, що в межах міста, мешкає не одна тисяча видів тварин. На початку 1970-х років з 259 видів тварин, занесених до Червоної книги, 83 мешкало в Києві. За останні 30 років майже половину видів цього списку (41 вид) вже не побачиш. Поясненням цього є збільшення частки міської забудови.
Неабиякий інтерес викликають на перший погляд непомітні безхребетні тварини, наявність у Києві яких - це ознака того, що екологічний стан міста ще не зовсім поганий. Це, в першу чергу, мешканці водойм, зовні неподібні на тварин губки, різноманітні ракоподібні, молюски, серед яких чимало наземних видів, і навіть п'явки. П'явку медичну занесено до Європейського Червоного списку тварин, що зникають у світовому масштабі.
Останнім часом зустрічаються певні види тварин, які не тільки добре себе почувають у великих містах, а вже й навіть жити не можуть у відриві від цивілізації. Прикладом може стати єдиний представник ряду скутигер - мухоловка звичайна. Ця хижа тварина, що живе на південному узбережжі Криму, пристосувалася до життя у панельних будинках, де полює на невеликих павуків, тарганів і кімнатних мух, і стала в Києві більш пересічною ніж у природних умовах.
Найчисленнішими представниками дикої фауни столиці по праву можна вважати комах, кількість видів яких навіть у межах такого індустріально насиченого мегаполіса, як Київ, налічує кілька тисяч. Особливий природоохоронний та естетичний інтерес викликають великі комахи: бабки, богомоли, коники, метелики, жуки і джмелі. Всього в межах Києва виявлено близько 30 рідкісних і тих, які охороняються, видів комах. До них належать дивовижно чарівні бабки красуня-діва і блискуча, найбільший представник цього ряду дозорець-імператор. Поміж жуків привертає увагу рогач звичайний - вид Червоної книги, що охороняється в масштабі всієї Європи. Його можна зустріти в Голосієві та Пущі-Водиці. Там, де ще залишилися старі верби, зустрічається зелений мускусний вусач. Особливу увагу привертають червонокнижні представники ряду лускокрилі. У заказниках ще можна побачити найбільших денних метеликів — парусників: махаона і мнемозіну. Мешкають у нашому місті й рідкісні нічні метелики. У заказнику „ Лісники”, лісопарку „ Конча-Заспа” та урочищі „Феофанія” ще трапляються великі метелики сатурнії, яких ще звуть „ нічними павиноочками”. Зацікавленість вчених-натуралістів викликають найбільш швидкісні комахи метелики-бражники, які годуються нектаром. У межах Києва є види комах, занесені до Червоної книги: прозерпіна та бражник скабіозовий. У місті зустрічається чимало жалючих комах: джміль моховий і яскравий. Деякі з них потребують особливої охорони, і їх також занесено до Червоної книги. На відкритих ділянках лісопарку „ Конча-Заспа” можна зустріти види, притаманні степовій зоні: сколію-гіганта і яскравих металево-синіх бджіл-теслярів. Цікаво, що звичайну для наших лісів руду лісову мурашку включено до Європейського Червоного списку.
Список риб, що водяться в водоймах міста налічує щонайменше 52 види, що входять до складу 8 рядів. Найбільше представлений ряд коропоподібні, до якого відносяться головні промислові види Дніпра: плітка і лящ, а також ще 20 видів. До другого за числом видів ряду окуне подібних відносяться як звичайні види: окунь, судак, йорж звичайний, так і мало кому відомий кремезний йорж Балона, а також не менш ніж 15 видів бичків. Звичайними в Дніпрі біля Києва залишаються щука, сом і минь, з'явилися й інші морські види: тюлька і морська іглиця пухло щока , яка зараз є дуже чисельною у всіх чистих озерах дніпровської заплави. За останні 30 років видовий склад риб Київщини, з одного боку, збагатився не менш ніж на 17 видів малоцінних і нехарчових видів-інтродуцентів, серед яких є навіть тропічна рибка гупі, що живе протягом цілого року у каналах Бортницкої очисної системи. З іншого боку, іхтіофауна Києва побіднішала не менш ніж на 10 видів, причому за рахунок таких цінних промислових риб як марена дніпровська, вирезуб, підуст, стерлядь, йорж-носар. Важко тепер уявити, але ще на початку XX сторіччя в озерах Конче - Заспи неодноразово зустрічалися двометрові осетри.
У Київському мегаполісі зустрічаються 6 видів плазунів: 4 види ящірок, 1 – змій (вуж звичайний) і 1 — черепах. Рептилії погано витримують антропогенне навантаження і саме тому в забудованій частині міста не зустрічаються. Тільки в зеленій зоні можна натрапити на ящірку прудку і веретільницю. В Кончі-Заспі ще зрідка зустрічаються ящірки живородна і зелена. У більшості київських озер ще збереглися досить численні популяції черепахи болотяної, яка вже практично вимерла в Західній Європі. Саме тому її занесено до Червоної книги Міжнародної спілки охорони природи.
У межах Києва гніздиться понад 110 видів птахів. Варто зазначити, що практично всі види потребують особливої охорони. На центральних вулицях нашої столиці можна почути спів птахів, яких необхідно брати під охорону: великої синиці, чорного дрозда, рихвістки-чорнушки, сірої мухоловки, шпака, зяблика й зеленяка, а білу плиску можливо побачити на тротуарах Хрещатика. На горищах будівель гніздиться невеличкий сокіл - чеглик; часто зустрічається значний за розміром хижак — канюк звичайний. У міських парках столиці стали звичайні чикотень, блакитна синиця, мухоловка строката, в пущах можна зустріти гнізда славок і вівчариків, а в зимовий період — і сов. Найулюбленішим пернатим мешканцем наших парків по праву вважається соловей, проте його кількість за останні 30 років зменшилась. Особливий інтерес викликають, добре помітні біляводні та водоплавні птахи: мартин озерний, крячок річковий, очеретянки велика і ставкова курочка водяна, лиска, крижень та шугайчик . Подекуди .в передмістях Києва (Троєщині, Кончі-Заспі) ще є гнізда білого лелеки.
Світ ссавців Києва ненабагато бідніший, в межах Києва зустрічається 48 видів.
Найбільш численними в місті є представники рядів комахоїдні (їжак звичайний, кріт європейський, землерийка-бурозубка звичайна та землерийка-білозубка мала) і гризуни. Тільки мишоподібних гризунів у Києві налічують 13 видів. В місті зустрічаються й інші види: соня сіра і горішкова, підземний мешканець сліпак подільський, якого занесено до Червоної книги і білка звичайна, яку можна вважати живим символом міста.
На особливу увагу та охорону заслуговують кажани. Це єдиний ряд ссавців, якому загрожує зникнення в Європі. Тому всі види кажанів, належать до видів, що підлягають особливій охороні. У межах Києва зафіксовано 10 видів кажанів, занесені до Червоної книги: мала вечірниця, ставкова нічниця, середземноморський нетопир.
Аналіз фауни міських лісів, островів та водних об’єктів показав, що вона відрізняється великою різноманітністю. Тільки хребетних тварин в регіоні відмічено 212 видів 31 роду 6 класів. Переважну більшість складають птахи – 110 видів. Зустрічається 30 видів ссавців. До найбільш типових можна віднести лише мілких представників, таких як кріт звичайний, бурозубка звичайна, полівка лісова та звичайна, миша велика та мала лісова, білка. Незчисленно зустрічаються їжак звичайний, кутора звичайна, лисиця, куниця кам’яна, заєць сірий. З парнокопитних в невеликій кількості мешкають козуля європейська, свиня дика, лось. Важливу роль у збереженні біорізноманіття міста відіграє Дніпро з його затоками, протоками, островами. Тут не тільки гніздяться десятки видів птахів, але й відмічаються тисячні скупчення останніх в період перелетів та зимівель. Причому, нерідко це червонокнижні види. На Бортницькій зрошувальній системі декілька років тому зимувало до двох десятків орланів-білохвостів. Промислового значення тваринний світ міста немає і підлягає охороні.