Antalet större djur i Stockholm är begränsat, eftersom de ofta behöver stora ytor naturmark och barriärerna är många i den urbana miljön. Dessutom kan de utgöra en trafikfara. Men det händer att t ex lodjur och vildsvin besöker ytterstaden. Vissa arter, som fälthare, rådjur och igelkott, har anpassat sig till bebyggd miljö och är vanliga åtminstone i ytterstaden. Ekorre finns även i innerstadens parker.
Stockholm hyser totalt ett trettiotal däggdjursarter, varav nio är fladdermöss. Förutom dessa finns bland de vilda arterna smågnagare som sorkar, råttor och möss, insektsätare som igelkott och näbbmöss, hardjur som fälthare och enstaka skogshare, hjortdjur som rådjur och ibland älg, mårddjur som mård och småvessla samt räv, bäver och grävling. I Saltsjön, Lilla Värtan och Hammarby sjö brukar även gråsäl dyka upp ibland.
