I Białowieżaskogen er det funnet over dyrearter, skjønt det estimeres at faunaen er utforsket kun i 50 %. Her finnes 58 arter pattedyr, 250 arter fugl, 7 arter øgler (blant annet europeisk sumpskilpadde og slettsnok), 13 arter krypdyr, 32 arter fisk, over 9 000 arter insekter, 331 arter edderkopper, 20 arter igler. De virvelløse dyrene utgjør over 95 % av alle dyrearter i Białowieżaskogen. Denne villmarken er dessuten det ytterste grenselandet for de såkalte boreale arter – arter som er knyttet til de nordlige barskoger (taigaen). Blant de mest verdifulle fuglearter finnes flere arter ugler (blant disse lappugle) og hele 9 arter hakkespetter (blant annet tretåspett). venstre|miniatyr|Skogen ligger på begge sider av den polsk-belarusiske grense Pattedyrene er den best identifiserte dyrefamilien i skogens fauna. Urskogens «varemerke» er visenten, hvis naturlige bestand overstiger 450 stykker, og er den eneste i sitt slag. I skogen finnes også pattedyr som ulv, gaupe, oter, grevling, flaggermus og gnagere. Spesiell oppmerksomhet fortjener blant flaggermusene leislerflaggermusen, som bor i reirhull i gamle trebestander, og blant gnagerne bjørkemusen og lappspissmusen, som representerer et borealt element i faunaen.