Las características distintivas de los mamíferos son la presencia de pelo que recubre la piel; las glándulas mamarias, que secretan leche para las crías; la diferenciación entre dientes incisivos, caninos, premolares y molares; la presencia de un diafragma muscular que ayuda a introducir y extraer el aire en el proceso de ventilación pulmonar; la presencia de glándulas sebáceas y sudoríparas en la piel, y una corteza cerebral muy desarrollada.
Al igual que las aves, los mamíferos mantienen una temperatura corporal constante, lo que se ve favorecido por la presencia del pelo, la circulación de la sangre y las glándulas sudoríparas. Tienen un sistema nervioso desarrollado y especializado, y el cerebro es particularmente voluminoso y complejo.
La fecundación es interna. Son vivíparos: sus crías nacen vivas, luego de un proceso de gestación al interior del útero materno. Casi todos los mamíferos desarrollan placenta, que es un tejido de intercambio de nutrientes y oxígeno entre la hembra y el embrión en desarrollo.
Los mamíferos se clasifican en tres subclases: Prototheria (mamíferos que ponen huevos), Methatheria (mamíferos marsupiales) y Eutheria (mamíferos placentados). Los monotremas y marsupiales conservan características primitivas y son grupos poco numerosos comparados con la subclase de los placentados, muy diversa y abundante.
Los monotremas son el único orden sobreviviente de la subclase Prototheria y sus representantes son el ornitorrinco y el equidna. Ambas especies se reproducen por huevos y las crías se alimentan de leche secretada por las glándulas mamarias de las hembras, a través de la piel (no poseen pezones).
Las crías de los marsupiales nacen en etapas tempranas de desarrollo y lo completan dentro de una bolsa abdominal de las hembras, llamada marsupio. Allí se encuentra el pezón a través del cual se alimentan de la leche producida en las glándulas mamarias.
Las crías de los mamíferos placentados crecen y se desarrollan dentro del útero de la madre, unidas a la placenta, órgano que está formado por tejidos esponjosos, derivados tanto de la madre como de la cría. La placenta permite el transporte de nutrientes hacia la cría y, a su vez, de sus desechos hacia la madre.
Durante las primeras semanas de gestación, el nuevo mamífero recibe el nombre de embrión y en etapas más avanzadas se le denomina feto. A esta subclase pertenece la especie humana, Homo sapiens.
