Hvalrossen var sterkt overbeskattet gjennom historien, både for dens lange støttenner, spekket og den sterke huden som blant annet ble brukt til rep.

Etter totalfredningen i Svalbard-området i 1952 har bestanden sakte tatt seg opp. I 1980 ble bestanden ved Svalbard estimert til å være 100, mens den i 2012 ble estimert til cirka 3900. En ny telling i 2018 viser en estimert økning på cirka 42 prosent, det vil si rundt 5500 hvalross som oppholdt seg ved Svalbard i august. Svalbards bestand er del av en fellesbestand med Frans Josef Land.

Det har inntil nylig vært nesten bare hanner som er registrert rundt Svalbard, mens hunnene med unger har holdt til ved Frans Josef Land. I de senere årene er flere hunner med unger blitt observert rundt Svalbard. I 2018 ble det sett hunner med årsunger på 7 av 19 liggeplasser der hvalross ble observert.

Også isbjørnen er totalfredet fra og med 1973 etter en markert bestandsnedgang på grunn av intens fangst.

Det er ikke lett å få pålitelige tellinger av streifende dyr, men det estimeres etter tellinger som er utført av forskere fra helikopter at bestanden som holder til i området Svalbard–Frans Josef land består av mellom 1900 og 3600 dyr.

Isbjørn er på toppen av næringskjeden, noe som betyr at miljøgifter i naturen akkumuleres i dyrene og blant annet kan føre til nedsatt reproduksjon.

I tillegg gjør klimaendringene med minkende hav- og fjordis det vanskelig for isbjørnen å få tak i føde, hovedsakelig sel. Vanskelig tilgang på bytte kan gi økt predasjon på andre arter som ikke tidligere har vært bytte for isbjørn, for eksempel fugleegg.

Det økende antallet mennesker som ferdes rundt på Svalbard gir større risiko for uheldige møter med isbjørner. To bjørner ble skutt i 2013, én i 2015 og fire i 2016. Det merkes at flere isbjørner vandrer nær bosettingene nå, og at de ikke skremmes vekk så lett som før. En isbjørn ble avlivet av Sysselmesteren ved nyttår 2020 etter å ha vandret flere ganger gjennom Longyearbyen, og en annen døde i slutten av januar 2020 under Sysselmesterens forsøk på å bedøve og flytte den vekk fra bebyggelsen. En isbjørn som ble jaget vekk fra Hiorthhamn over fjorden fra Longyearbyen mot slutten av august 2020, drepte en person som sov i telt på campingplassen ved Svalbard lufthavn den 28. august 2020. Bjørnen ble skutt.

Fjellreven (Vulpes lagopus) er kjent over det meste av Svalbard, men antallet er ukjent. Det er imidlertid en robust bestand her, mens den på fastlandet er regnet som kritisk truet. Det finnes ikke lemen og mus på Svalbard (bortsett fra en liten bestand av østmarkmus i et stort sett begrenset område ved Grumantbyen), men fjellreven er en åtseleter. En del rev holder til ved fuglefjell og spiser egg og unger som ramler ut av reirene. Gjess og andre fugler som hekker på bakken, mister mange egg og unger til reven.

Svalbardrein (Rangifer tarandus platyrhynchus) finnes kun på Svalbard, og bestanden overvåkes nøye. Da Svalbardtraktaten (Treaty of Spitsbergen) trådte i kraft i 1925 var det beregnet å være bare 1000 dyr igjen, og reinen ble umiddelbart fredet. Per 2019 er det beregnet å være 21-23 000 reinsdyr spredt over øygruppen med de største konsentrasjonene i de store dalsystemene på Nordenskiöld Land og Edgeøya. Det ble åpnet for jakt i 1983, men bare i bestemte områder og underlagt et kvotesystem. 238 er det høyeste antallet felt i ett år (2009).

Hvithval er den mest tallrike hvalarten i Svalbards kystområder. Hvithval, grønlandshval og narhval kan oppholde seg i området rundt Svalbard året rundt. I tillegg til dette kommer flere arter til det næringsrike havet ved Svalbard om sommeren, blant annet vågehval og knølhval.

Mellom 16- og 1800-tallet ble grønlandshval nærmest utryddet ved Svalbard, da den ble jaktet for spekket og bardenes skyld. Arten er fredet i svalbardområdet og tar seg meget sakte opp. Den er imidlertid fremdeles sjelden å se og består antagelig bare av noen titalls individer i området.

Det har også foregått en del hvalfangst i området i de senere år; denne drives utelukkende på vågehval.

Moskusfe ble overført fra Grønland i 1929. I begynnelsen så den ut til å trives, men i 1980-årene døde den ut. Det er også gjort et mislykket forsøk på å innføre polarhare fra Grønland.

Smågnageren østmarkmus finnes i et konsentrert område mellom Longyearbyen og Barentsburg. Den er sannsynligvis innført med skip til den russiske bosetningen Grumantbyen. Østmarkmus kan være mellomvert for revens dvergbendelorm.

De mest tallrike fuglene er ulike sjøfuglarter som alkekonge, polarlomvi, lomvi (bare på Bjørnøya), teist, krykkje, havhest og polarmåke (blåmåse). Den sistnevnte fungerer som rovfugl og tar egg og unger fra andre fugler i hekketiden.

Av andefugler er ærfuglen den vanligste, selv om antallet er gått tilbake, ikke minst på grunn av menneskers egg- og dunplyndring i tidligere tider.

Praktærfugl og havelle er mindre tallrike.

Tre gåsearter, kortnebbgås, hvitkinngås og ringgås, hekker på Svalbard, hvorav de to førstnevnte i forholdsvis stort antall.

Av vadefuglene er det fjæreplytten som er mest tallrik, mens polarsvømmesnipe også er en karakterfugl for øygruppen.

Snøspurven er den eneste vanlig hekkende spurvefuglen.

I myrområder og under fuglefjell kan det være flere hundre tusen spretthaler per kvadratmeter. De er 0,3 – 1,4 millimeter lange. Lignende antall av midd finnes også i jordbunnen. Av enchytraeider, som er hvite slektninger av meitemark, noen få millimeter lange, kan det være mange tusen per kvadratmeter i gressmark.

Fra Svalbard var det per 2014 kjent mer enn to hundre arter av insekter, hvorav de fleste er fjærmygg og andre tovinger. Det er registrert 68 arter av spretthaler og mer enn hundre arter av frittlevende midd, samt parasitter på fugl. Videre er det funnet 17 arter av edderkopper. Rundormer er tallrike i jordbunnen og i ferskvann. I ferskvann finner man også hjuldyr og de ormelignende gastrotricher.

De virvelløse dyrene er meget viktige i arktiske økosystemer. De bidrar blant annet til stoffomsetning, nedbrytning av organisk materiale og pollinering av planter. Noen er parasitter på fugl og pattedyr.