La fauna de Puerto Rico es similar a las faunas de otras islas o archipiélagos, con altos niveles de endemismo y una baja y sesgada biodiversidad taxonómica. Los murciélagos son los únicos mamíferos terrestres nativos que no se extinguieron en Puerto Rico. Todos los demás mamíferos terrestres que habitan en la isla fueron introducidos por los humanos, y entre ellos se incluyen especies como gatos ferales, venado de cola blanca, el agutí común, la mangosta, y monos macaco rhesus. Los mamíferos marinos incluyen delfines, manatíes y ballenas. De las 349 especies de aves, cerca de 120 se crían en el archipiélago y 47,5% son accidentales o raras. El animal más reconocible y más famoso de Puerto Rico es probablemente el coquí, una pequeña rana endémica y una de las 85 especies que abarca el herpetofauna de Puerto Rico. Habitan en Puerto Rico algunos peces nativos de agua dulce, pero algunas especies que han sido introducidas por los humanos, han establecido poblaciones en algunas reservas y ríos. El patrón de baja riqueza y alta diversidad es también evidente entre los invertebrados, los cuales constituyen la mayoría de la fauna del archipiélago.
La llegada de los primeros humanos hace aproximadamente 4000 años y en mayor grado, la llegada de los europeos hace más de 500 años tuvo un impacto significativo en la fauna de Puerto Rico. La caza, la destrucción del hábitat, y la introducción de especies extranjeras condujeron a extinciones y extirpaciones (extinciones locales). Los esfuerzos por la conservación, los más notables por la cotorra puertorriqueña, comenzaron en la segunda mitad del . Según la Unión Mundial para la Conservación, en 2002 había 21 especies amenazadas en Puerto Rico: dos mamíferos, ocho pájaros crianzados, ocho reptiles, y tres anfibios.
Origen de la fauna de Puerto Rico thumb|Ubicación geográfica de Puerto RicoLa placa del Caribe, una placa tectónica oceánica en la cual se encuentran Puerto Rico y las Antillas (a excepción de Cuba), se formó en el mesozoico tardío. Según Rosen, cuando Suramérica se separó de África, se formó un archipiélago volcánico conocido como “Proto-Antillas”. Se dividió más adelante en las Antillas Mayores y las Menores debido a una nueva falla en las “Proto-Antillas”. Geológicamente, el archipiélago de Puerto Rico es joven, puesto que se formó hace cerca de 135 000 millones de años. La hipótesis prevaleciente, propuesta por Howard Meyerhoff, postula que la Ribera de Puerto Rico, compuesta por Puerto Rico, sus islas periféricas y las islas Vírgenes a excepción de Santa Cruz, fueron formados por volcanes en el período cretáceo. Muestras de Roca de la Sierra Bermeja en Puerto Rico al sudoeste, que datan del último período jurásico/cretáceo temprano, confirman esta teoría.
Actualmente se discute cuándo y cómo los antepasados de la fauna vertebrada colonizaron Las Antillas, particularmente si las Proto-Antillas eran islas oceánicas o si formaron una vez una conexión de tierra entre América del Norte y América del Sur. El primer y prevaleciente modelo, es el modelo de dispersión del agua continental, sobre todo la fauna suramericana; el otro sugiere una sustitución adaptativa (vicarización) de la fauna de proto-Antillas. Hedges et al. concluye que la dispersión fue "el mecanismo primario de originación de la biota amerindia". Los vertebrados terrestres tales como del género Eleutherodactylus se dispersaron como una especie de “filtro” entre las islas antes de que ocurriera cualquier suceso de vicarización. Sin embargo, la otra fauna tal como los insectívoros endémicos de las Antillas (Nesophontes. SP, marcanoi de Solenodon y otros) y los peces de agua dulce parecen haber colonizado la Amerindia anteriormente por otros medios. Woods proporciona evidencia para apoyar esta hipótesis analizando la llegada de los antepasados de los capromidios y de los equimidios de las Antillas, concluyendo que un equimidio antiguo debe haber llegado a las Antillas Mayores de Suramérica por una isla flotante a través de las Antillas Menores o sobre algún material flotante a Puerto Rico y La Española.
MacPhee e Iturralde proporcionan una hipótesis alterna, en la que los antepasados comunes de los mamíferos terrestres llegaron a las Proto-Antillas en el periodo Terciario medio, aproximadamente en la frontera con el Eoceno-Oligoceno. La extensión de tierra de breve duración (1000 millones de años aproximadamente) llamada “GAARlandia” (Antillas Mayores + Tierra del Canto de Aves) conectaba el Noroeste de Suramérica con tres de las Antillas Mayores (Cuba, la Española y Puerto Rico) durante este período. Luego, durante la fragmentación de las Proto-Antillas, la divergencia y la sustitución adaptativa habrían comenzado.
Los últimos cambios principales ocurridos en la fauna de Puerto Rico sucedieron hace aproximadamente 10 000 años como resultado del aumento del nivel del mar después de la Edad de Hielo que se asociaron a cambios ambientales. La transformación de Puerto Rico de un ambiente seco de la sabana a su actual estado húmedo y boscoso ocasionó extinciones en masa, especialmente entre la fauna vertebrada. Cerca de este periodo, la masa de tierra compuesta por el archipiélago de Puerto Rico (a excepción de Mona, de Monito y de Desecheo) y las islas Vírgenes (a excepción de Santa Cruz) - se separó. La ribera de Puerto Rico nunca ha estado conectada con la ribera este más cercana, que es la de San Martín.
Mamíferos thumb|Hutía La riqueza en mamíferos de Puerto Rico, como muchas otras islas, es baja en relación con regiones continentales. La fauna mamífera terrestre nativa actual de Puerto Rico se compone solamente de 13 especies, todas las cuales son murciélagos. En Puerto Rico existen dieciocho mamíferos marinos, incluyendo manatíes, delfines y ballenas. Los expedientes fósiles demuestran la existencia de una musaraña (musaraña de Puerto Rico, Nesophontes edithae), de un perezoso (Perezoso de Puerto Rico), tres murciélagos nariz de hoja adicionales (Macrotus waterhoussii, Monophyllus plethodon, y Phyllonycteris mayor), de cinco roedores (un hutia gigante: Elasmodontomys obliquus, un hutía: Isolobodon portoricensis y tres ratas espinosas: Heteropsomys antillensis, Heteropsomys insulans, y Puertoricomys corozalus). Woods sugiere una razón para su extinción: "Los taxones que se desarrollan en el aislamiento en las islas oceánicas sin competencia de depredadores pueden no poder adaptarse a las condiciones que cambian rápidamente, tales como las fluctuaciones climáticas extensas de las edades de hielo, la competencia o la depredación repentina de animales introducidos”.
Se han introducido otros mamíferos terrestres a través de la historia de Puerto Rico. Los colonos nativos introdujeron perros y conejillos de Indias de Suramérica o de América Central. Más tarde, los taínos introdujeron jutías como fuente de alimento desde La Española. Cuando los españoles colonizaron la isla a principios del , introdujeron animales domesticados tales como perros, gatos, cerdos, ganados, caballos, y gallinas. Otras especies tales como las ratas negras (Rattus rattus), ratas de noruega (Rattus norvegicus) y ratones domésticos (Mus SP) se han introducido inintencionalmente como polizones, posiblemente desde la llegada de Cristóbal Colón en 1493. Más recientemente, las especies se han introducido como medida de control biológico de plagas. Por ejemplo, la mangosta asiática pequeña (Herpestes javanicus) fue introducida en el para controlar el daño causado por las ratas en plantaciones de Caña de azúcar. La introducción falló: la mangosta no pudo controlar la población de la rata y en lugar de eso, se adaptó al ecosistema local y ha contribuido a la desaparición de la fauna nativa tal como la Mariquita de Puerto Rico y posiblemente las Reinitas de Bosque Enano.
Como parte de un estudio de adaptación, el Macaco Rhesus (Macaca mulatta) fue introducido en la isla de Desecheo y otras islas meridionales y cayos en 1967. Antes de la introducción, Desecho era la colonia más grande de nidos del Alcatraz marrón, pero principalmente como resultado de la depredación del huevo por los macacos introducidos, ninguna especie del pájaro anida actualmente en la isla. Los esfuerzos para atrapar y quitar la especie han fracasado y se ha expandido a la isla grande de Puerto Rico. Otros mamíferos también se han introducido en Puerto Rico. Como resultado de fomentar el deporte de caza, oficiales de United States Marines introdujeron venados de cola blanca a la isla de Culebra, convirtiendo estos ungulados en símbolo para ésta isla parte del archipiélago de Puerto Rico. Recientemente se introdujo el agutí común, roedor grande que se ha avistado en los patios de personas y bosques en diferentes partes de Puerto Rico desde principios de la década de los 2000.
thumb|ManatíPodría decirse que el más famoso de los mamíferos acuáticos que existen en las aguas de Puerto Rico es el manatí de las Antillas (Trichechus manatus manatus) que aparece como vulnerable en el UICN. Las aguas del archipiélago son una de las áreas de crianza principales de la especie. Los manatíes fueron el centro de atención local de los medios cuando un manatí de dos meses apodado Moisés fue rescatado y criado durante 27 meses por Caribbean Stranding Network (CSN). Moisés era el primer manatí huérfano, criado cautivo en un ambiente marino en el Caribe. El animal se convirtió en un icono cultural y científico, cuando Tony Croatto escribió una canción titulada “Moisés”. Un municipio de Puerto Rico, Manatí, recibe este nombre gracias a la especie.
Las aguas de Puerto Rico son también un sitio de crianza importante para la jubarta durante el invierno del hemisferio Norte. Observar las ballenas Humpback es una atracción turística popular en el municipio de Rincón en el Occidente de Puerto Rico.
Murcielágos thumb|Murciélago común. Los murciélagos de Puerto Rico pertenecen a cinco familias (Noctilionidae, Mormoopidae, Phyllostomidae, Vespertilionidae, y Molossidae) e incluyen un total de 13 especies, de las cuales seis subespecies son endémicas del archipiélago. Siete de las 13 especies son insectívoro, cuatro se pueden considerar frugívoros, una se alimenta de néctar y las otras de peces. El total de la especie es un número relativamente bajo con respecto a las otras Antillas Mayores. Jamaica, por ejemplo, con un área aproximadamente de 1,2 veces la de Puerto Rico, tiene 21 especies (1,6 veces la de Puerto Rico). Una explicación posible para esto es la distancia comparativamente grande entre el archipiélago y las áreas de dispersión del continente. Jamaica, por ejemplo, está más cerca de Cuba y a la Española que a su vez son los más cercanos a las áreas de la dispersión de Norte y Centroamérica.
Los murciélagos desempeñan un papel importante en ecología de los bosques y de las cuevas en Puerto Rico y ayudan al control de las poblaciones de mosquitos. La mayoría de las especies (10 de 13) son habitantes de cuevas con una tasa de reproducción baja; el área con la riqueza más alta de la especie es el bosque nacional del Caribe, en donde existen once especies. El Murciélago rojo que se alimenta de higos, endémico del banco de Puerto Rico, juega un papel importante en la ecología del bosque del tabonuco en las montañas de Luquillo pues se cree que es el único dispersor de la semilla del árbol de quinilla Manilkara bidentata). Los ecosistemas de las cuevas se alimentan con las heces del murciélago (guano) puesto que mucha de la fauna invertebrada de la cueva son limpiadores, detrivores o depredadores del guano o los dos anteriores.