Приспособления млекопитающих к жизни в различных средах обитания весьма разнообразны, их поведение отличается сложностью и многообразием. Органы зрения у млекопитающих развиты, как правило, достаточно хорошо, хотя и имеют в их жизни меньшее значение, чем у птиц. К млекопитающим относят ныне живущих однопроходных, сумчатых и плацентарных, а также большое число вымерших групп. Современные виды, входящие в класс млекопитающих, объединяют в 26—29 отрядов.

Млекопитающие распространены почти повсеместно. Согласно современным представлениям, млекопитающие произошли от синапсид из группы цинодонтов, выделившись в конце триасового периода. Современные виды млекопитающих образуют хорошо очерченную группу. В данном издании Линней упоминал всего 184 вида млекопитающих; в настоящее же время современные виды млекопитающих объединяют в 26—29 отрядов, 153 семейства и 1229 родов.

На русский язык название таксонаTheria, крупнейшего подразделения млекопитающих, обычно переводится как «звери» (в данном значении оно употребляется параллельно со словом «терии»; см. Звери). Поэтому в народной систематике и ранних научных зоологических классификациях рукокрылые и киты не включались в состав группы «звери». Только в 1693 г. Дж. Рэй со всей определённостью включил рукокрылых и китов в состав той группировки, которую ныне называют «млекопитающими».

При этом волосы — образование, присущее исключительно млекопитающим и, по-видимому, наиболее продвинутым терапсидам; оно не гомологично каким-либо производным кожи других амниот. Череп млекопитающих имеет относительно крупную мозговую коробку, уже у позднетриасового морганукодона она в 3—4 раза крупнее, чем у терапсид того же размера. Пояс передних конечностей млекопитающих обычно состоит из двух лопаток и двух ключиц; последние, впрочем, нередко редуцированы или вовсе отсутствуют.

Нервная ткань млекопитающих, как и у других позвоночных, эктодермального происхождения и состоит из нервных клеток (нейронов) и вспомогательных клеток — нейроглии. Для спинного мозга млекопитающих характерен своеобразный характер залегания серого вещества, при котором оно образует в поперечном сечении фигуру «бабочки» с боковыми выступами — «рогами».

У млекопитающих хорошо развиты трахея и бронхи (внелёгочные и внутрилёгочные)

У млекопитающих, как и у других амниот, имеется 12 пар черепных нервов; число спинномозговых нервов значительно больше (у человека — 31 пара). Органы обоняния у млекопитающих развиты сильнее, чем у других наземных позвоночных. Способность к различению запахов млекопитающие используют для ориентирования в пространстве, при поисках пищи, в рамках межвидовых и внутривидовых контактов.

У млекопитающих хорошо развита соматовисцеральная кожная чувствительность, к которой относят все типы сенсорной информации, получаемые от рецепторов, локализованных в теле (а не голове) животного. В ходе эмбрионального развития бронхи млекопитающих ветвятся, образуя сложное бронхиальное дерево.

Попеременное изменение объёма лёгких обеспечивают не только движения грудной клетки, но и движения диафрагмы, наличие которой — характерный анатомический признак млекопитающих. Кровеносная система, призванная обеспечивать снабжение тканей тела кислородом и питательными веществами и освобождение их от продуктов распада, достигает у млекопитающих большого совершенства.

Предсердия собирают поступающую к сердцу по венам кровь и направляют её в желудочки, а те, сокращаясь, выбрасывают кровь в артерии. Особенности эритроцитов млекопитающих — их малый размер, двояковогнутая форма (у мозоленогих — овальная) и отсутствие ядер. Лимфатическая система выступает как дополнение к кровеносной системе и служит посредницей в обмене веществ между кровью и тканями.

При этом у млекопитающих мочевина по содержанию в моче резко преобладает над мочевой кислотой (у рептилий и птиц соотношение обратное)

Он включает в себя клеточные и гуморальные механизмы. Кроме жира, в качестве внутренних энергетических запасов организма могут выступать и углеводы. Кишечник млекопитающего подразделяется на тонкий и толстый (к последнему относятся слепая, ободочная и прямая кишка).

У однопроходных имеется ещё коракоид, который у остальных млекопитающих рудиментарен и прирастает к лопатке

Почки регулируют количество воды в организме и выводят из него токсичные продукты обмена веществ. Помимо почек, определённую роль в выделении играют потовые железы и лёгкие, а также печень.

В связи с этим поджелудочную железу и половые железы относят к железам смешанной секреции. Вынашивание плода у млекопитающих происходит в матке — нижнем отделе яйцевода. Наземные звери — наиболее обширная группа млекопитающих. В пределах данной группы можно выделить две основные ветви: лесных зверей и зверей открытых местообитаний.

Лес служит местообитанием многих млекопитающих. В этом случае явно выраженные приспособления к жизни в какой-либо определённой среде отсутствуют, и данные виды демонстрируют значительную экологическую гибкость. Многие млекопитающие фактически занимают по организации и образу жизни промежуточное положение между наземными и подземными формами.

Ещё более высокую степень приспособления к жизни в водной среде демонстрируют каланы и ластоногие. Ещё одним видом способов передвижений, освоенных млекопитающими, является полёт: как пассивный (планирующий), так и активный (с помощью крыльев). Рукокрылые способны длительное время, быстро и с хорошей манёвренностью передвигаться в воздухе, добывать там же себе пищу и даже спариваться.

По роду употребляемой пищи млекопитающих можно подразделить на две условные группы: растительноядных и плотоядных. Млечные железы самки в период беременности увеличиваются в размерах и к моменту родов достигают максимального развития. Затем оно заменяется молоком, химический состав которого у однопроходных близок к составу пота, а у других групп млекопитающих приобретает свои характерные особенности и варьирует достаточно сильно.

При этом особенно высока энергетическая ценность, или калорийность, молока у морских млекопитающих — ластоногих и китообразных; среди копытных высоких значений она достигает у северного оленя. Длительность лактационного периода у разных видов млекопитающих варьирует в больших пределах.

Почки млекопитающих также являются основным органом, участвующим в осморегуляции. Для большинства видов млекопитающих характерна полигамия в форме полигинии. Эта группа и была описана в 1758 году как класс MammaliaК.