På forsvarssiden var 49ers’ nummer tre i poeng tillatt med 17,5 poeng per kamp, og best i ligaen med 22 interceptions (delt med Chicago Bears). San Franciscos defensive line bestod blant annet av Pro Bowl defensive end Nick Bosa, som ledet laget med 10,5 sacks, og defensive tackle Javon Hargrave (syv sacks) og Arik Armstead (fem sacks). All-Pro linebacker Fred Warner ledet laget med 132 taklinger kombinert, fire interceptions, fire fumbles forårsaket og 2,5 sacks. Lagets secondary var ledet av cornerbacks Charvarius Ward (fem interceptions og 72 taklinger) og Deommodore Lenoir (tre interceptions, 84 taklinger) som begge ble utnevnt til All-Pros andrelag.