W Białowieskim Parku Narodowym stwierdzono występowanie 12 gatunków ssaków drapieżnych. Są to: łasica, gronostaj, norka amerykańska, kuna leśna, kuna domowa, tchórz, wydra, borsuk, jenot, lis, wilk i ryś.

Zagęszczenie populacji wilka na terenie Puszczy Białowieskiej wynosi 2–4 osobniki na 100 kilometrów kwadratowych, a typowa wataha liczy 4–5 osobników, choć obserwowano stada składające się nawet z 10 wilków. Po polskiej stronie granicy bytuje od 18–21 osobników, w czterech odrębnych watahach. Jeden wilk w ciągu doby zjada ponad 5 kg mięsa, dlatego też jedna wataha musi zabijać jednego ssaka kopytnego co drugi dzień.

Drzewostany Puszczy Białowieskiej charakteryzuje prawie niespotykane w Europie bogactwo gatunkowe ptaków. Stwierdzono dotychczas występowanie lub pojawianie się 250 gatunków ptaków (240 w części polskiej i 229 w białoruskiej). Około 2/3 z nich (177) stanowią gatunki lęgowe. Szczególnym bogactwem przy takim porównaniu wyróżniają się: ptaki drapieżne dzienne (15 gatunków), sowy ( 8 gatunków), dzięcioły (9 gatunków lęgowych + 1 zalatujący) i ptaki pokrzewkowate (23 gatunki).

W Białowieskim Parku Narodowym występuje szereg gatunków sów, ale tylko puszczyka i sóweczkę można uznać za pospolite. W okresie lęgowym obszar Puszczy Białowieskiej zasiedla około 100 par sóweczki (Glaucidium passerinum).

Najmniej liczną grupą kręgowców występujących w Puszczy są gady, reprezentowane przez zaledwie 7 gatunków. Trudno jest obecnie mówić o pospolitych gatunkach gadów, niemniej najbardziej rozpowszechnionymi gatunkami w Puszczy są jaszczurka zwinka i zaskroniec, na dalszych miejscach należałoby umieścić padalca, żmiję i jaszczurkę żyworodną. Bardzo nieliczne w Puszczy są żółw błotny i gniewosz.

Owadożerne występujące w Puszczy to: jeż, ryjówki, zębiełek, kret i dwa gatunki rzęsorków. Ryjówki należą do najmniejszych ssaków na Ziemi. Charakteryzują się wysokim tempem metabolizmu. Ryjówka aksamitna zjada w ciągu doby ilość pokarmu - stanowiącą 150 % masy jej ciała. Kierownik Zakładu Badania Ssaków PAN w Białowieży - prof. August Dehnel opisał w 1949 roku zjawisko sezonowych zmian objętości puszki mózgowej i zmian masy mózgu u ryjówek. Najprawdopodobniej zmniejszenie masy mózgu na zimę pozwala na obniżenie zapotrzebowania na pokarm, gdyż funkcjonowanie tego organu jest kosztowne energetycznie.

W Białowieskim Parku Narodowym hodowane są koniki polskie nazywane także konikami typu tarpana lub konikami leśnymi. Charakteryzuje je niewielki wzrost, umaszczenie myszate, ciemna pręga biegnąca wzdłuż grzbietu oraz wytrzymałość na surowe warunki bytowania. Jest to próba odrodzenia rodzimej rasy koni prymitywnych. Jest faktem historycznym, iż konie o podobnym wyglądzie żyły w stanie dzikim na rozległych stepach rozciągających się między Morzem Kaspijskim a Morzem Czarnym. Miejscowa ludność nazywała je tarpanami. Konie te nie dotrwały do naszych czasów. Wyginęły w 2 połowie XIX w. Przyjmuje się, że leśna forma tarpanów utrzymywała się w stanie dzikim na lesistych terenach Europy Wschodniej. Według zapisu pozostawionego przez Naczelnego Łowczego Królestwa Polskiego barona Julian von Brinckena dzikie konie leśne można było spotkać pod koniec XVIII w. w Puszczy Białowieskiej.
Główne hodowle koników polskich oprócz Białowieskiego Parku Narodowego to Popielno (Mazury) i Roztoczański Park Narodowy.