毛毛虫的天敌种类较多，涵盖多种动物类群。鸟类是其常见天敌，如麻雀、喜鹊等会啄食毛毛虫；昆虫中的寄生蜂、步甲、螳螂等也对其构成威胁，寄生蜂会将卵产在毛毛虫体内，幼虫孵化后靠吸食其体液生长；蜘蛛通过结网或主动捕猎捕捉毛毛虫；两栖动物如青蛙、蟾蜍，以及爬行动物中的蜥蜴等，也会以毛毛虫为食。

此外，一些真菌（如白僵菌）和病毒等微生物，可通过感染使其致病死亡。这些天敌对毛毛虫种群数量起到调控作用，也是生态系统食物链中重要的一环。