Bezobratlí v přírodě převažují nad obratlovci mnohonásobně v počtu druhů i jedinců. Výjimkou není ani Chlum, kde jejich počet druhů je odhadován na několik tisíc. Bezobratlí živočichové jsou v ekosystému významnou složkou s nezastupitelnou úlohou při koloběhu látek a energie.
Mezi bezobratlými navzájem i mezi bezobratlými a ostatními živými organismy existují velmi složité vazby. Někteří se živí rostlinnou potravou (fytofágové), jiní, zvaní rozkladači (destruenti), se živí zbytky odumřelých organismů. Fytofágové i destruenti se často stávají kořistí predátorů – karnivorů. Složité jsou i vztahy mezi bezobratlými a jejich parazity.
Bezobratlí žijí v lesních ekosystémech na stromech, v podrostu i v lesní padance a v zemi. Mezi nejvýznamnější půdní rozkladače patří v prvé řadě žížaly, významně kypřící lesní půdu, drobné hlístice, roztoči pancířníci a
chvostoskoci či mnohonožky. V lesní padance se zdržují i škvoři a švábi. Na povrchu půdy žijí predátoři – pavouci, stonožky, střevlíci a drabčíci, draví roztoči a další karnivoři včetně dravých larev rozmanitých druhů hmyzu.
V bylinném lesním podrostu a na stromech se zdržují různé druhy fytofágního hmyzu – zejména mšice, ploštice, křísi, motýli, blanokřídlí, fytofágní dvoukřídlí a brouci, např. různé druhy mandelinek a nosatců. Na rostlinách, kmenech stromů, ale i v půdě žijí plži, buď s ulitou nebo bez ní – plzáci a slimáci.
Bezobratlí jsou téměř všudypřítomní, žijí však většinou skrytě. Proto se daří zpozorovat jen některé z nich. Na jaře je na Chlumu nepřehlédnutelný martináč bukový (Aglia tau); rychle poletující poměrně velcí motýli jsou samci, hledající samičky, nehnutě sedící u pat stromů. Nápadným jevem jsou nespočetná hejna pavouků, běhajících na jaře po suchém listí, která patří slíďákovi chlumnímu (Pardosa saltans). V červnu se zde můžeme setkat s jasně zeleným pavoukem maloočkou smaragdovou (Micrommata virescens). Nápadný je i tmavý střevlík kožitý (Carabus coriaceus) největší druh z čeledi střevlíků. Nápadní jsou i černě nebo modře zbarvení chrobáci. Mezi ohrožené druhy patří roháč obecný (Lucanus cervus), který na Chlumu žije ve starých lesních porostech. Z tesaříků se tu můžeme pravidelně setkat na jaře s hojným kousavcem hlodavým (Rhagium mordax) a v létě s pestrým tesaříkem skvrnitým (Rutpela maculata).
Vedle lesa jsou významným biotopem s velkou diverzitou četných druhů bezobratlých, hlavně hmyzu, lesní okraje a bezlesé suché stráně na jižním úpatí Chlumu. Z mnoha druhů motýlů můžeme tu pozorovat chráněného otakárka fenyklového (Papilio machaon), v létě pak různé další druhy – babočky, bělásky, žluťásky, okáče, modrásky a soumračníky. Na jaře po zemi rychle pobíhají hbití svižníci polní (Cicindela campestris) a poletují nebo na květech růží posedávají kovově lesklí zlatohlávci zlatí (Cetonia aurata).
Naopak skrytě v norách na bezlesých stráních jižních stráních pod Chlumem žije sklípkánek černý (Atypus piceus), jeden ze tří u nás žijících zástupců pavouků sklípkanů. Patří mezi nejvzácnější pavouky našeho regionu.
