许多动物都以毛毛虫为食，构成了自然界中重要的捕食关系。鸟类是毛毛虫最主要的天敌之一，像麻雀、喜鹊、啄木鸟等多种鸟类在繁殖期会大量捕食毛毛虫，作为雏鸟的优质蛋白质来源。昆虫类中，螳螂、步甲、寄生蜂等也会捕食或寄生毛毛虫，其中寄生蜂会将卵产在毛毛虫体内，幼虫孵化后以毛毛虫的身体为食。
两栖爬行动物如青蛙、蟾蜍、蜥蜴等，常在植被间活动时捕捉毛毛虫。小型哺乳动物如刺猬、鼩鼱等，也会在夜间觅食时捕食毛毛虫。此外，一些蜘蛛会结网捕捉毛毛虫，部分鱼类在雨季也会捕食落入水中的毛毛虫。这些捕食关系不仅控制着毛毛虫的种群数量，也维持着生态系统的平衡。
