La prédation est l’une des plus fortes forces que la sélection naturelle utilise pour conduire l’évolution de la morphologie, de la physiologie et du comportement d’un organisme. Au cours de cette coévolution, le fait que la proie soit consommée par le prédateur ou qu’elle s’échappe a donné lieu à une pléthore de stratégies défensives impressionnantes chez les espèces proies afin d’améliorer la probabilité d’échapper. Les fourmis velours évitent la prédation en utilisant les mécanismes de défense suivants ; un dard venimeux (si elles sont femelles), une coloration aposématique, un organe stridulatoire dans leur abdomen, une sécrétion d’alarme provenant de leur glande mandibulaire et un exosquelette durable.
Le venin que les fourmis velours injectent par leur dard a une composition inconnue. Selon un chercheur, la douleur de la piqûre de Dasymutilla klugii surpasse celle de 58 autres espèces d’insectes piqueurs testées ; les seules espèces que ce chercheur a classées comme ayant une piqûre plus douloureuse sont le Paraponera clavata (fourmi balle), le Synoeca septentrionalis (guêpe guerrière), le Pepsis spp. et l’Hemipepsis spp. (tarentules). Dans un cadre expérimental, seules deux espèces de lézards (un lézard à queue de fouet et un lézard à taches latérales) ont attaqué une fourmi de velours à laquelle elles étaient exposées. Dans les deux cas, les fourmis de velours présentaient des mouvements latéraux et verticaux rapides pour parer à une attaque. Une fois que l’attaque a eu lieu, les fourmis de velours ont immédiatement piqué les lézards. Cette piqûre a entraîné la chute des fourmis dans les deux cas et leur évitement pendant le reste de l’essai. Le lézard à taches latérales a été retrouvé mort dans son réservoir 24 heures plus tard. Le lézard à taches latérales est un prédateur naturel des fourmis de velours, alors que la queue de fouet ne l’est pas. Pour tester la coloration aposématique sur les oiseaux, des vers de farine ont été peints pour ressembler à une fourmi de velours. Au cours de ces essais, aucun des vers de farine peints n’a été consommé, alors que tous les vers de farine du groupe témoin ont été consommés immédiatement. Cependant, les vers de farine peints ont été attaqués par les oiseaux, mais ces derniers ont immédiatement cessé leur attaque. Ces expériences fournissent la preuve que la coloration aposématique des fourmis de velours fait hésiter leurs prédateurs, agissant comme un mécanisme de défense visuelle.
La coloration aposématique des fourmis de velours correspond souvent à un anneau mimétique müllerien spécifique composé de dizaines d’espèces. Cela offre une protection car de nombreux prédateurs ont appris à éviter les proies ayant cette même coloration. Les Mutillidae américains possèdent huit anneaux mimétiques étendus et distincts constituant l’un des plus grands complexes mimétiques müllériens de la planète.
L’organe stridulatoire que possèdent les fourmis de velours produit un couinement audible lorsque l’abdomen est contracté. Ce mécanisme est un indice auditif avertissant les prédateurs sur le point d’attaquer de rester à l’écart. Chez les musaraignes, chaque fois qu’elles s’approchent à moins d’un mètre d’une fourmi de velours, celle-ci se met à striduler. Les stridulations devenaient plus fréquentes à mesure que le prédateur se rapprochait de la fourmi velours, et la musaraigne n’a jamais tenté d’attaquer la fourmi velours. Cependant, différents scénarios avec des musaraignes ont montré que la fourmi velours stridulait également après que la musaraigne l’ait attaquée. Chaque fois que cela s’est produit, la musaraigne a laissé tomber la guêpe.
L’exosquelette de la fourmi de velours est remarquablement solide. Comparé à l’exosquelette d’une abeille, celui de la fourmi velours a nécessité 11 fois plus de force pour être écrasé à l’aide d’un transducteur de force. En plus d’être durable, l’exosquelette est également rond, ce qui rend plus difficile pour les prédateurs de le percer pour tenter de piquer ou de mordre. Au cours de tous les essais qui ont conduit à la fracture de l’exosquelette d’une fourmi velours, un total de 4 fois, a entraîné la mort de cette fourmi velours dans les 24 heures. En dehors de la protection contre les prédateurs, l’exosquelette a également une fonction de contrôle de l’humidité.