毛毛虫本身是许多动物的猎物，而非天敌，但它们在生态系统中也有抑制植物过度生长的作用。从捕食关系来看，毛毛虫的天敌包括鸟类（如麻雀、喜鹊）、昆虫（如寄生蜂、步甲）、蜘蛛、两栖动物（青蛙、蟾蜍）等。寄生蜂会将卵产在毛毛虫体内，幼虫孵化后以其组织为食，最终导致毛毛虫死亡；

鸟类会直接啄食毛毛虫，尤其是体色鲜艳的种类，可能因含有毒素而被部分鸟类避开，但多数无毒毛毛虫是鸟类的重要食物来源。此外，某些真菌（如白僵菌）和病毒也能感染毛毛虫，使其患病死亡。不过，毛毛虫作为植食性动物，大量繁殖时会对农作物或林木造成危害，此时它们的天敌就起到了自然调控的作用，维持生态平衡。