黑龙江省属于全国三大动物地理群中耐湿动物群的最东北部组成部分，是南北方耐湿动物，特别是鸟类分布的通道，被称为古北界动物分布上的最宽广的过渡地带。在各类陆栖脊椎动物中，均出现了许多北方型的代表动物，如驼鹿、紫貂、雪兔、柳雷鸟；也有许多适合本地自然条件生长的东北型代表动物，如黑龙江林蛙、蝮蛇、细嘴松鸡、丹顶鹤、东北兔、野猪等。又由于黑龙江省西部气候比较干旱，在地形上又与蒙古高原无明显的屏障，因而有少量中亚型代表性动物渗入，如麻蜥、达乌尔黄鼠、蒙古百灵、蒙古兔等。总之，黑龙江省的动物在种类组成上兼有北方型、东北型和中亚型的混合特点。据统计，黑龙江省有陆栖脊椎动物482 种。其中两栖类13种，占全国两栖类种数的6.37%；爬行类15种，占全国爬行类种数的50.2%； 鸟类364种，占全国鸟类种数的31.22%；哺乳类90种，占全国哺乳类种数的21.03%。黑龙江省的陆栖脊椎动物种数约占全国种数的23%，其中以哺乳类和鸟类最丰富，尤其是鸟类的种数，几乎占全国的1/3。
　　　　一、哺乳类
　　　　哺乳类动物又称兽类动物。黑龙江省现有兽类动物6目19科90种，它们是食虫目的猬科（2种）、鼹科（2种）、鼩鼱科（8种）；翼手目的蝙蝠科（15种）；食肉目的犬科（5种）、熊科（2种）、鼬科（12种）、猫科（5种）；兔形目的兔科（4种）、鼠兔科（2种）；啮齿目的松鼠科（4种）、鼯鼠科（1种）、林跳鼠科（1种）、跳鼠科（1种）、仓鼠科（12种）、鼠科（5种）；偶蹄目的猪科（1种）、鹿科（6种）、牛科（2种）。6目中以啮齿目的小型兽类和食肉目的大、中型兽类动物种类最多，共48种，占全省兽类动物种数的一半以上。从生态适应特点看，以林栖、耐寒种类占优势，盛产许多名贵的毛皮兽，有些是在东北地区特有的种类， 如紫貂、白鼬、狼獾（貂熊）、驼鹿、林旅鼠等。有些动物为适应寒冷气候，不仅毛长绒厚，而且体型较大，如东北虎，驼鹿均为同类动物中形体最大者。有些兽类为适应雪地环境，冬天毛色变白，如雪兔、白鼬、伶鼬等。有些种类则进行冬眠来度过漫长的寒冬，如黑熊和棕熊。大型与中型兽类动物主要分布于山区，小型啮齿类动物分布在平原、山地、丘陵和河谷的草地。在全省分布较广的动物主要有马鹿、野猪、赤孤、狼、狍子、黄鼬、黑线姬鼠、东方田鼠等，其次是紫貂、松鼠、花鼠、黑熊、梅花鹿、貉、獾、麝、猞猁、青羊、驼鹿、水獭、林姬鼠等。有一些兽类分布范围很狭窄，例如狼獾、兔狲、林旅鼠、驯鹿、白鼬仅分布于大兴安岭及小兴安岭北部山地；东北虎、金钱豹只分布在东部山地和小兴安岭南部；蒙古兔、达乌尔黄鼠、五趾跳鼠等都分布于松嫩平原的西部；高山鼠兔则仅见于高山寒冷地区。
　　　　二、鸟类
　　　　黑龙江省有鸟类19目61科364种（其中有33个亚种），约占全国鸟类种类的31.22%。黑龙江省鸟类在区系组成上有两大特点，一是非雀形目的鸟类多于雀形目，如雀形目为135种，约占全省鸟类种数的40.8%，而非雀形目的种数为196种，约占全省鸟类种数的59.2%，这是黑龙江省与全国各地，特别南方各省区不同的特点。另一特点是候鸟多达268种，约占全省鸟类种数的80.7%，尤其是夏候鸟多达204种，占全省鸟类种数的61.3%，超过全省鸟类之半。这种居留类型的特点，正符合“纬度越高留鸟越少，而夏候鸟越多”的分布规律。
　　　　黑龙江省的鸟类中，被定为国家一类保护动物的有丹顶鹤、白鹳、黑鹳、白鹅；被定为国家二类保护动物的有细嘴松鸡、白枕鹤、白头鹤、大天鹅、小天鹅、疣鼻天鹅、鸳鸯、中华秋沙鸭；被定为国家三类保护动物的有黑琴鸡、金鵰、白琵鹭、玉带海鵰、白尾海鵰、花尾榛鸡、大鸨。黑龙江省的鸟类中，有受“中日候鸟协定”保护的鸟类183种，占该协定保护鸟类种数的81.1%，主要被保护鸟类有：红喉潜鸟、角、凤头、草鹭、大白鹭、黄斑苇鸱、大麻鸱、黑鹳、白鹳、黑脸琵鹭、鸿雁、豆雁、大天鹅、小天鹅、翘鼻麻鸭、绿翅鸭、罗纹鸭、斑嘴鸭、凤头潜鸭、鸳鸯、斑脸海番鸭、丑鸭、中华秋沙鸭、普通秋沙鸭、松雀鹰、毛脚鵟、白尾鹞、矛隼、灰背隼、鹌鹑、灰鹤、白忱鹤、普通秧鸡、小田鸡、蛎鹬、风头麦鸡、蒙古沙鸻、白腰勺鹬、鹤鹬、矶鹬、孤沙锥、大沙锥、红胸滨鹬、黑腹滨鹬、黑翅长脚鹬、普通燕鸻、中贼鸥、海鸥、北极鸥、普通燕鸥、扁嘴海雀、大杜鹃、小杜鹃、雪鸮、长耳鸮、普通夜鹰、白腰雨燕、赤翡翠、三宝鸟、角百灵、家燕、金腰燕、黄鹡鸰、白鹡鸰、田鸐、红喉鸐、灰山椒鸟、太平鸟、小太平鸟、虎纹伯劳、灰伯劳、黑忱黄鹏、秃鼻乌鸦、寒鸦、红尾歌鸲、红肋兰尾鸲、北红尾鸲、虎斑地鸫、灰背鸫、鳞头树莺、苍眉蝗莺、大苇莺、黄眉柳莺、极北柳莺、白眉鶲、红喉鶲、燕雀、黄雀、白腰朱顶雀、普通朱雀、红交嘴雀、黑尾蜡嘴雀、锡嘴雀、黄喉鸥、田鹀、苇鹀、铁爪鹀、雪鹀等。
　　　　黑龙江省的鸟类大致可分7种生态类群，即飞禽类、游禽类、涉禽类、猛禽类、攀禽类、陆禽类和鸣禽类。在山地林区，常见鸣禽类、攀禽类和猛禽类；在丘陵灌丛及平原草地主要是陆禽类和猛禽类；在河网湖沼地区则以飞禽类、游禽类、涉禽类和猛禽类为主。有的鸟类只生活在特定的生态环境之中，而像猛禽类这些肉食性鸟类则在全省有广泛分布。按动物地理分区， 在大兴安岭亚区（包括大兴安岭和小兴安岭北部）的主要鸟类有黑琴鸡、细嘴松鸡、雷鸟、攀雀等；东部山地亚区（包括小兴安岭主峰以南到长白山脉北部的张广才岭、老爷岭和完达山脉等广大地区）的鸟类最多，有由夏候鸟为主组成的极为丰富的鸟类集群，主要有鸳鸯、三宝鸟、红胁绣眼鸟以及各种鶲科、莺科、鸫科的鸣禽类等；松嫩平原亚区即松辽平原北段（包括松花江、嫩江沿岸平原及周围的山麓地带），主要鸟类有松鸦、丹顶鹤、灰喜鹊、灰椋鸟、金翅、牛头伯劳等。其西部处于干旱草原区向季风湿润区过渡地带，小沙百灵是当地代表性鸟类。
　　　　三、两栖、爬行类
　　　　两栖、爬行类动物都是陆栖脊椎动物中较低等的变温动物，它们喜欢在温暖环境中生活， 而黑龙江省的气温较低，对它们的生长不利，故这两类动物较少。黑龙江省的爬行动物计有2目4科15种。其中具有代表性的北方型种类为胎生蜥蜴；东北型种类为黑龙江草蜥、灰链游蛇；中亚型种类为麻蜥。而在全省广泛分布的是鳖，在山区广泛分布的是蝮蛇。黑龙江省的两栖类共有2目5科13种，其中有尾两栖类只有2种，即小鲵科的极北小鲵和东北小鲵；无尾两栖类有11 种，其中属于北方型的代表种为大蟾蜍及林蛙，均为无尾两栖类中最耐寒的种类。属于东北型的代表种类为粗皮蛙，只有东部山地有分布。总之，黑龙江省的两栖类和爬行类在分布上以东部山地最多，而大兴安岭和三江平原最少。
　　　　四、鱼类
　　　　黑龙江省江河沟渠纵横交错，湖泊池塘、泡沼苇塘、水库塘坝星罗棋布。绝大多数水域生态条件良好，水质肥沃，饵料生物繁盛。全省可养鱼水面660.7万亩，已利用308万亩，占可利用水面的46.6％。水中鱼类比较丰富，共有19科67属97种，其中经济鱼类占50％。此外，还有宜渔的低洼沼泽地1 600余万亩。 由于黑龙江省所处的地理环境和水域条件，鱼类区系组成比较复杂，呈现出北方型与南方型、山地型与平原型、北极冷水型与第三纪古老型的种类交互混合的特点。例如狗鱼、雅罗、花鳅、杜父鱼、鲟、鳇等为北方型鱼类；黄颡（嘎牙子）、塘鳢、乌鳢等为南方型鱼类；哲罗、细鳞等为山地型鱼类；草鱼、青鱼、鲢、鲌、鳊、鲴、餐条、麦穗等为平原型鱼类；江鳕、白鲑、大马哈等为北极冷水型鱼类；鲶、鲤、鲫、鳜、泥鳅、鳑鱼等为第三纪古老型鱼类。黑龙江省的鱼类资源有3个比较明显的优势：一是经济鱼类多，具有食用价值、个体较大、形成捕捞量的有50余种。二是名贵特产鱼类多，例如黑龙江和乌苏里江的鳇鱼、鲟鱼、大马哈鱼、松花江的“三花五罗”（鳌花、鳊花、鲫花；哲罗、法罗、雅罗、铜罗、胡罗）、镜泊湖的湖鲫、兴凯湖的大白鱼、挠力河的红肚囊大鲫鱼、方正县双凤水库的银鲫都很有名。绥芬河中的滩头鱼，是鲤科鱼类中唯一可溯河繁殖的鱼类，很有地方特色。黑龙江省松花江的鳜鱼（鳌花）、兴凯湖的大白鱼（翘嘴红鲌）与黄河鲤鱼、松江鲈鱼，被誉为中国的“四大淡水名鱼”。三是冷水性鱼类多，其中哲罗鱼个大体重。