L'ecoregione è caratterizzata da un numero di mammiferi endemici del Sahara che occupano areali molto localizzati nei sistemi di dune. La maggior parte di essi sono specie di piccole dimensioni, tra cui il gerboa tetradattilo (''[[Allactaga tetradactyla]]''), il gerbillo campestre (''[[Gerbillus campestris]]''), il gerbillo di James (''[[Gerbillus jamesi|G. jamesi]]''), il gerbillo pallido (''[[Gerbillus perpallidus|G. perpallidus]]''), il gerbillo codacorta minore (''[[Gerbillus simoni|G. simoni]]''), il gerbillo delle sabbie (''[[Gerbillus syrticus|G. syrticus]]''), il gerbillo dalla coda grassa (''[[Pachyuromys duprasi]]'') e il merione di Shaw (''[[Meriones shawi]]''). Altre specie comuni di mammiferi sono il gundi comune (''[[Ctenodactylus gundi]]'') e il gundi del Sahara (''[[Ctenodactylus vali]]'').
Tra le principali specie animali che un tempo erano presenti in tutta la regione, ma che sono ormai ridotte a uno sparuto numero di popolazioni sparse, vi sono l'addax (''[[Addax nasomaculatus]]''), la gazzella bianca o ''rhim'' (''[[Gazella leptoceros]]''), la gazzella del deserto o dorcade (''[[Gazella dorcas]]''), la gazzella dama (''[[Nanger dama]]''), la iena striata (''[[Hyaena hyaena]]''), il ghepardo (''[[Acinonyx jubatus]]''), il licaone (''[[Lycaon pictus]]'') e lo struzzo (''[[Struthio camelus]]''). Piccole popolazioni di ammotrago o pecora crinita (''[[Ammotragus lervia]]'') sopravvivono forse su alcuni affioramenti rocciosi isolati. L'orice dalle corna a scimitarra (''[[Oryx dammah]]'') e l'alcelafo bubalo (''[[Alcelaphus buselaphus buselaphus]]''), un tempo molto numerosi, sono scomparsi completamente dalla regione. Solamente una specie di vertebrato è endemica di questa ecoregione, il gerbillo ''[[Gerbillus dongolanus]]''. Altri mammiferi quasi endemici che è possibile incontrare qui sono due ulteriori specie di gerbillo, ''[[Gerbillus mauritaniae]]'' e ''[[Gerbillus principulus|G. principulus]]''.
