疯狂动物园中抓捕BOSS动物是游戏的核心挑战之一，这些特殊动物通常需要完成特定条件或任务才能触发。每张地图会固定出现三种BOSS动物，它们的驯服时间较长且操作难度较高。触发BOSS任务的前提是完成大量普通任务，通常每完成35个任务会出现一次BOSS任务，但游戏内不会显示已完成任务数，因此需要玩家持续刷普通任务直至骷髅头标志的BOSS任务出现。需BOSS任务不会重复出现，每完成一次就会解锁新的BOSS挑战。
抓捕BOSS动物的关键在于掌握每种动物的出现机制和驯服条件。例如稀树草原地图的暗黑野牛需要骑同一只野牛连续跑700米，而机械秃鹰则需在1400米后的区域从中间大石头上起跳。丛林地图的恐龙犀牛要求连续换乘7种不同动物，鸭嘴河马则需骑同一只河马跑1600米且该动物仅在2000米后的水塘出现。山脉地图的蒸汽朋克牦牛需要用同一只牦牛撞击10只动物，罗宾汉鹰则需沿跑道边缘灌木丛起飞后落在最远山峰上。
极地和侏罗纪等扩展地图的BOSS机制更为复杂。极地的海军海豹需在特定栖息地等级触发，代数猫头鹰则要求夜间时段操作；侏罗纪的三头凤凰需用狮鹫在一局内吃掉三只凤凰，健身霸王龙则需要先收集恐龙蛋。部分BOSS如奥林匹斯山的宙斯天马还涉及多阶段任务链，玩家需逐步解锁前置条件。探索模式和挑战模式中也可能随机出现BOSS动物，但概率较低且不纳入主线收集进度。
成功驯服BOSS动物后，它们会成为动物园的特殊展品并解锁相关成就。部分BOSS如幽灵山羊、油炸狮等还具有特殊技能，能在后续跑酷中提供增益效果。若多次尝试失败，建议优先升级栖息地等级或通过每日活动获取强化道具。由于BOSS任务存在距离限制（如外星长颈鹿需5000米后触发），合理规划跑酷路线和动物换乘节奏尤为重要。最终所有BOSS动物的抓捕记录可在图鉴系统查看，未解锁的BOSS会显示模糊轮廓及简要提示。
