Le désert de Patagonie abrite des animaux tels que le mara de Patagonie, la viscache des plaines et le renard gris d'Amérique du Sud. Le renard gris d'Amérique du Sud est un habitat généraliste, on le trouve donc dans une variété de habitats, y compris le désert. Ces omnivores nocturnes consomment toute la nourriture qu'ils peuvent trouver, y compris des lapins, des rongeurs, des baies, des graines, des œufs et des insectes.
L'une des espèces les plus importantes du désert de Patagonie est le guanaco, un mammifère ressemblant à un chameau apparenté aux lamas et aux alpagas. Suprêmement adaptés aux habitats ouverts aux climats rigoureux, les guanacos sont des navigateurs qui consomment une variété d'espèces végétales. Bien qu'ils soient des animaux caractéristiques du désert, les guanacos habitent également les steppes et les broussailles.
Le mara de Patagonie est une espèce herbivore qui se nourrit principalement d'herbes. Alors que la composition exacte du régime alimentaire du mara varie d'un endroit à l'autre, le département de zoologie de l'Université du Michigan note que les herbes représentent environ 70 pour cent de son régime alimentaire, quelle que soit la région dans laquelle elle vit. Les maras de Patagonie pèsent jusqu'à environ 18 livres. et mesure environ 28 pouces de longueur.
Les cavies des montagnes du sud habitent les déserts ainsi que les habitats montagneux. Les cavies de montagne sont des herbivores diurnes qui consomment principalement des feuilles. Les cavies sont d'excellents grimpeurs, et ils trouvent une grande partie de leur nourriture bien au-dessus du sol.
