Badania przeprowadzone w Puszczy Knyszyńskiej pod koniec lat osiemdziesiątych oraz w latach dziewięćdziesiątych wykazały występowanie 18 gatunków drobnych ssaków m.in.  

Puszcza Knyszyńska razem z sąsiadującymi puszczami: Augustowską i Białowieską stanowi ważny obszar w krajowej (północno-wschodniej) populacji rysia (Lynx lynx). Ten, prowadzący samotniczy tryb życia kot, jako środowisko do życia preferuje zwarty kompleks leśny o bogatej strukturze wewnętrznej. Mogą się w nim znaleźć: powalone drzewa, młodniki, zarośla, wykroty i polany. Spotkanie z rysiem jest wyjątkowo trudno, gdyż unika on terenów zurbanizowanych, pokonując do tego większe odległości w porach nocnych.

Największym drapieżnikiem Puszczy Knyszyńskiej jest jednak wilk (Canis lupus). Dorosły samiec może osiągać długość nawet do 140 cm, nie licząc ogona. Wysoka lesistość, zasobna w ssaki kopytne baza pokarmowa to istotne elementy sprzyjające osiedlaniu się wilków. Żyją one w grupach rodzinnych (watahach), w skład których wchodzi zazwyczaj para rodzicielska oraz młode. W Polsce wilk podlega ochronie ścisłej. Wymieniony jest ponadto w II Załączniku Dyrektywy Siedliskowej. W praktyce oznacza to, iż jego obecność na danym terenie ma duży wpływ na typowanie obszarów Natura 2000.

Żubry (Bison bonasus) występujące w Puszczy Knyszyńskiej to największe europejskie ssaki. Puszczańskie stado, liczące obecnie 121 sztuk, żyje na wolności i jest to jeden z nielicznych przykładów stada wolnościowego w Polsce. Liczba ta stale rośnie, począwszy od 1973 roku, kiedy to 2 byki i 3 krowy wpuszczone na terenie Nadleśnictwa Waliły rozpoczęły nowy rozdział w historii gatunku na obszarze Puszczy Knyszyńskiej. W Puszczy Knyszyńskiej żubry występują na terenach nadleśnictw Krynki i Waliły. Zdecydowanie łatwiej spotkać je zimą, kiedy wychodzą z lasu na tereny otwarte.

Ssakiem, który już na dobre zadomowił się w Puszczy Knyszyńskiej jest bóbr europejski (Castor fiber). Obecnie jego północno-wschodnia populacja należy do najliczniejszych w Polsce. Na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci nieobecny tu wcześniej bóbr zdążył się rozprzestrzenić na terenie całej Puszczy, a ważną rolę w tej migracji odegrała będąca w dorzeczu Niemna rzeka Nietupa. Ssaki te, potrafiące przystosować środowisko do własnych potrzeb, mają raczej korzystny wpływ na środowisko przyrodnicze, podnosząc przede wszystkim poziom wód gruntowych, ale też wpływając na bioróżnorodność zajmowanych przez siebie terenów.

Jeleń szlachetny (Cervus elaphus) ze swoim wyjątkowym, masywnym i mocnym porożem, zdecydowanie wyróżnia się wśród krajowych przedstawicieli tego gatunku. Stałymi mieszkańcami lasu lub jego skraju są również: łoś (Alces alces) i dzik (Sus strofa), a także przedstawiciele łasicowatych: kuna leśna (Martes martes), łasica (Mustela nivalis), gronostaj (Mustela erminea), rzadziej – borsuk (Meles meles). Wzdłuż śródleśnych rzek natrafić można na wydrę (Lutra lutra). Teren Puszczy Knyszyńskiej jest także ważną ostoją dla niektórych gatunków nietoperzy. Wśród nich występują nietoperze ważne dla Natury 2000, tj.: mopek (Barbastella barbastellus) i nocek łydkowłosy (Myotis dasycneme).

Szczegółowe zestawienie gatunków ssaków występujących na terenie PKPK umieszczono w tabeli.

(*) Gwiazdką oznaczono gatunki, podlegające ochronie ścisłej i wymagające ochrony czynnej.

1. Bóbr europejski

2. Żubr

3. Sarna

4. Wiewórka pospolita