La faune invertébrée de Porto Rico est riche mais peu diversifiée par rapport à d’autres faunes néotropicales. En comparaison avec d’autres îles des Antilles, elle a été amplement étudiée.
La faune des insectes de Porto Rico, de la même façon que pour la majorité des taxa d’invertébrés, est considérée comme appauvrie quand on la compare à son équivalence sur le continent. Par exemple, 300 espèces de papillons sont présents à Porto Rico, en fort contraste avec plus de 600 espèces à Trinidad et plus de 1 500 espèces dans une région de 7,5 km2 au Brésil. En 1998, sur les 925 000 espèces d’insectes listées, seulement 5 573 étaient représentées à Porto Rico. En termes de diversité, sur les 31 ordres d’insectes, 27 ont des représentants sur l’archipel. Les ordres absents sont Archaeognatha, Notoptera, Plecoptera, et Mecoptera. La plus grande collection d’insectes de Porto Rico se trouve au Museo de Entomología y Biodiversidad Tropical (« Musée de l’Entomologie et de la Biodiversité Tropicale »), qui fait partie de la station expérimentale d’agriculture de l’Université de Porto Rico.
Les arachnides sont très importants dans les écosystèmes forestiers, à la fois en tant que prédateurs et que proies. Dans certains types de forêts, comme les forêts de gommiers, elles représentent le principal prédateur arboricole invertébré ; les araignées en sont le représentant le plus abondant. Les 27 espèces d’araignées de la forêt du Commonwealth de Maricao appartiennent à cinq familles : Uloboridae, Pholcidae, Theridiidae, Linyphiidae et Araneidae. On pense que Theotima minutissima, une petite espèce d’araignée que l’on trouve en abondance dans la forêt nationale des Caraïbes, pratique la parthénogenèse, ce qui signifie qu’elle se reproduit sans être fécondée par un mâle.
Les vers de terre et les animaux vivant dans les grottes sont d’autres invertébrés terrestre de Porto Rico. Dix-huit espèces indigènes de vers de terre ont été décrites, avec onze espèces appartenant à la famille des Glossoscolecidae, trois à la famille des Megascolecidae et quatre à la famille des Exxidae. 78 espèces d’invertébrés sont connues comme résidant dans les grottes portoricaines. Six de ces espèces ne sont présentes que dans les Antilles, 23 viennent d’Amérique du Nord et 23 sont endémiques à Porto Rico. Seulement deux espèces sont troglodytes et ne vivent que dans les grottes. 45 % des espèces sont des prédateurs et les 55 % restant se nourrissent de guano, sont détritivores ou herbivores. La plupart de cette faune est vraisemblablement arrivée à Porto Rico durant le Pléistocène.
La faune invertébrée marine de Porto Rico est composée de 61 éponges, 171 cnidaires, 8 némertés, 1 176 mollusques, 129 annélides (polychètes), 342 crustacés, 165 échinodermes, 131 bryozoaires, 117 coraux durs, 99 coraux mous et gorgones, 13 corallimorphaires et 8 hydrozoaires. Les espèces de coraux trouvées dans les récifs de Porto Rico sont caractéristiques de la faune des Caraïbes. On rencontre communément le corail étoilé massif (Montrastaea annularis), la porite digitée (Porites porites) et le corail corne d'élan (Acropora palmata).
L’introduction d’invertébrés a eu un effet notable sur la faune portoricaine. Ainsi, les escargots indigènes d’eau douce tels que Physa cubensi ont été affectés par les espèces introduites. Actuellement, l’escargot d’eau douce le plus abondant de Porto Rico est la mélanie granuleuse (Tarebia granifera), une espèce introduite. Un autre invertébré introduit à Porto Rico est l’abeille. Cet animal entre en compétition avec le perroquet portoricain par rapport aux cavités utilisées pour nicher dans la forêt nationale des Caraïbes. Les abeilles tueuses, qui posent un problème nettement plus sérieux pour les oiseaux nichant dans des cavités secondaires, ont récemment étendu leur aire d’influence à Porto Rico. Dix-huit espèces de fourmis ont également été introduites dans l'archipel. Il s'agit aujourd'hui d'un des taxa les plus abondants dans les litières de feuilles.