Il existe une soixantaine d’espèces de mammifères vivant dans la forêt, dont 33 espèces protégées, ainsi que de nombreux oiseaux rares. Mais la star incontestée de la forêt est le bison d’Europe, l’animal terrestre le plus lourd du continent et un symbole national de la Pologne. Au début du 20e siècle, le bison avait été chassé jusqu’à son extinction en Pologne et ailleurs en Europe. Cependant, les programmes de réintroduction dans la forêt de Bialowieza ont eu un effet bénéfique, et aujourd’hui la population est estimé à 800 individus, ce qui en fait la plus grande population en liberté en Europe.
L’espèce vit dans des forêts mixtes de feuillus et de conifères en Europe de l’Est, se nourrissant principalement de feuilles, d’écorces, de glands, de lichens et de mousses. Les troupeaux sont soit mixtes et dirigés par un mâle dominant, soit constitués de petits groupes exclusivement masculins. Le bison est actif principalement pendant la nuit, a tendance à se reposer pendant la journée et s’accouple au mois de septembre de chaque année. La saison du rut a lieu entre août et octobre, lorsque les jeunes taureaux sont empêchés de s’accoupler par leurs prédécesseurs plus âgés. La période de gestation dure environ neuf mois, après quoi la femelle donne naissance à un seul veau.