Фауна Кунашира уникальна и отличается от других островов Курил. Здесь обитает бурый медведь, а, например, на соседнем Шикотане его не встретишь. Также на острове водятся соболь, лисица, ласка, заяц‑беляк, азиатский бурундук, европейская норка, полевка, а также бурозубка и мышь.
Кунашир расположен на «Курильском мосте» — одном из основных путей миграции птиц. В сезон перелетов здесь можно наблюдать десятки видов уток, гагар, бакланов, чаек и буревестников. А в лесах острова — встретить уссурийского снегиря, японскую зарянку, золотистого дрозда, зеленого голубя, кедровку, сойку, дятлов и синиц. Встречаются и краснокнижные птицы: рыбный филин, японский журавль, японская белоглазка, пегий зимородок и лысуха.
В прибрежных водах обитает самая южная в мире популяция калана. Из китообразных здесь встречаются малый полосатик, косатка, кашалот, дельфины и морские свиньи. На тихоокеанском побережье образуют многочисленные лежбища тюлени ларги.
Из пресмыкающихся и земноводных на острове водятся дальневосточные лягушки, сибирский углозуб, несколько видов неядовитых полозов и дальневосточный сцинк.