В Тувинской котловине большинства этих животных нет – они не могли проникнуть на север через высокие хребты Танну-Ола. Здесь господствуют уже сибирские виды, в том числе и некоторые лесные: колонок, заяц-беляк, бурундук, ласка, лисица, волк.

В горнотаежной зоне обитают восточносибирские животные; белка, соболь, росомаха, бурый медведь, лось, кабарга, косуля, марал, бобр, кабан, рысь. В долинах рек живет дикий кот – манул. В горах водятся редкие звери – снежный барс (ирбис), горный баран (аргали), горный козел. В Тодже можно встретить дикого северного оленя и колонии редкого вида тувинского бобра, живущего на реке Азас. На суровом высокогорье обитают удивительные животные – сарлыки.

Из птиц распространены орлы, коршуны, ястребы, совы и филины. В тайге обитают тетерева, глухари, рябчики и куропатки; на водоемах – гуси, различные виды уток, кулики. Встречаются дикие голуби. На юге обитает занесенная в Красную книгу крупная нелетающая птица дрофа, которую в народе называют дикой курицей.

Реки и водоемы богаты рыбой: хариус, окунь, щука, ленок, сиг, пелядь, налим. Встречается крупная красная рыба таймень и реликтовая стерлядь. Водоемы Убсунурской котловины намного беднее, но здесь обитают уже азиатские рыбы осман и губач.

Климат резко континентальный. Зима в котловинах холодная, безветренная, с преобладанием ясной и солнечной погоды. Средние температуры января – от -25 до -34 °C, но иногда случаются морозы до -55-58 °C. В горах зимой температуры выше. Известны случаи, когда на дне Хемчикской котловины наблюдалась температура -40 °C, а на высоте 2000 м – всего -8 °C. Лето в степных межгорных понижениях теплое, нередко даже жаркое. Июльские температуры 19–20 °C; временами температура достигает 35–40 °C.