Млекопитающие — теплокровные (гомойотермные) амниоты, характеризующиеся следующими чертами строения: тело, как правило, покрыто волосяным покровом; кожа богата железами (потовыми и сальными, часть которых превращена в млечные и пахучие); живородящи (кроме низших зверей); детенышей выкармливают молоком. Имеют высокоразвитую центральную нервную систему, крупный головной мозг (его передний отдел имеет «новую кору» — неопалиум — из серого вещества) и органы чувств (обоняние, зрение, слух, осязание). Появляется наружное ухо; в полости среднего уха три косточки: стремечко, наковальня и молоточек. Череп синапсидный, двумя затылочными мыщелками соединяется с первым шейным позвонком. Нижняя челюсть состоит только из зубной кости. Зубы расположены в альвеолах, гетеродонтные, дифференцированы на резцы, клыки, предкоренные и коренные.
Дышат легкими, имеющими альвеолярную структуру. Полость тела поделена диафрагмой на грудной и брюшной отделы. Диафрагма участвует в акте дыхания. Сердце четырехкамерное, два круга кровообращения, сохраняется левая дуга аорты. Красные кровяные тельца — эритроциты — безъядерные. Почки метанефрические. Кишечная трубка дифференцирована на отделы, у жвачных образуется сложный многокамерный желудок, увеличивается слепая кишка. У растительноядных млекопитающих развивается симбиотическое пищеварение.
Распространены повсеместно, кроме центральных районов Антарктиды и ряда океанических островов, благодаря высокой степени организации. Заселили все среды обитания (наземную, водную, подземную, воздушную). Активность ночная, дневная, круглосуточная.
Имеют важное значение для человека (сельскохозяйственные животные, промысловые виды), однако могут быть хранителями и переносчиками болезней человека и домашних животных, вредителями сельского и лесного хозяйства и др.
Класс млекопитающих объединяет около 4,0 тыс. современных видов, подразделяется на два подкласса:
- Первозвери, или Клоачные (Prototheria)
- Звери (Theria).
Классификация млекопитающих
Класс млекопитающее, или звери, — Mammalia, seu Theria
Подкласс I. Первозвери — Prototheria
Инфракласс Атерии — Atheria
Отряд Однопроходные — Monotremata
+ Инфракласс Аллотерии — Allotheria
(3—4 вымерших отряда: Triconodontia, Multituberculata, Pantotheria)
Подкласс II. Звери — Theria
Инфракласс Низшие звери, или Сумчатые, — Metatheria Отряд Сумчатые — Marsupialia
Инфракласс Высшие звери, или Плацентарные, — Eutheria, seu Placentalia Отряд Насекомоядные — Insectivora Отряд Шестокрылые — Dermoptera Отряд
Рукокрылые — Chiroptera Отряд Приматы — Primates Отряд Неполнозубые — Edentata
Отряд Ящеры — Pholidota
Отряд Зайцеобразные — Lagomorpha
Отряд Грызуны — Rodentia
Отряд Китообразные — Cetacea
Отряд Хищные — Carnivora
Отряд Ластоногие — Pinnipedia
Отряд Трубкозубые — Tubulidentata
Отряд Даманы — Hyracoidea
Отряд Хоботные — Proboscidea
Отряд Сиреновые — Sirenia
Отряд Непарнокопытные — Perissodactyla
Отряд Парнокопытные — Artiodactyla и 6—10 вымерших отрядов: Tillodontia, Dinocerata, Condylarthra и др.
Форма тела. Внешний облик млекопитающих крайне разнообразен по размерам и форме тела и находится в прямой зависимости от условий обитания и образа жизни. Самым мелким современным млекопитающим является представитель отряда насекомоядных — белозубка малютка (Suncus etruscus), масса тела которой — 1,2—1,7 г, синий кит, отдельные особи которого достигают массы тела свыше 150 т и длины тела 33 м.
В теле млекопитающих выделяют голову, шею, туловище, хвост и парные конечности. Форма и соотношение этих частей варьируют у разных видов, отражая приспособление к среде обитания и способам передвижения.
Покровы млекопитающих имеют более сложное строение, чем у других позвоночных животных.
Кожа состоит из двух слоев: наружного — эпидермиса и кориума, или собственно кожи. Эпидермис многослойный. Нижний, мальпигиев слой, предтавлен эпителиальными клетками. Кориум пронизан кровеносными сосудами, в нем ветвятся окончания чувствующих нервов, воспринимающие температурные, механические и болевые раздражения. Нижний слой кориума состоит из очень рыхлой волокнистой ткани, в которой образуются жировые отложения. Этот слой называют подкожной жировой клетчаткой.
Волосяной покров для млекопитающих столь же характерен, как покров из перьев для птиц или чешуи для рептилий. Лишь немногие виды вторично, частично или полностью утратили его (китообразные, слоны, носороги, бегемоты). Волосяной покров выполняет термоизолирующую функцию, служит рецептором осязания, защищает кожу от повреждений, обеспечивает видоспецифичность окраски.
Скелет млекопитающих отличается разнообразием строения, что соответствует большому разнообразию способов передвижения. 
Осевой скелет млекопитающих представлен позвоночником, состоящим из 5 отделов: шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового. Позвонки млекопитающих платицельные, имеют плоские сочленовные поверхности, между ними располагаются хрящевые диски.
Мышечная система высокодифференцированная и существенно отличается у представителей различных систематических групп, что связано с различными способами локомоций. Значительно развита у млекопитающих подкожная мускулатура, приводящая в движение те или иные участки кожи. Во многих мышцах млекопитающих содержится миоглобин, обеспечивающий резервирование кислорода.
Млекопитающие дышат лёгкими. Воздух в них попадает через ротовую полость или нос, далее через гортань, трахеи и бронхи. Сами лёгкие состоят из лёгочных пузырьков – альвеол; благодаря этому значительно увеличивается поверхность газообмена. Роль кожного дыхания очень невелика. Механизм дыхания связан с изменением объёма грудной клетки в результате движения рёбер и диафрагмы (перегородки, разделяющей грудную и брюшную полости). Чем меньше размеры тела, тем больше совершается дыхательных движений.
Замкнутая система кровообращения состоит из большого и малого кругов. 
По малому кругу кровь движется к лёгким и от них; по большому кругу кровь разносится к голове, внутренним органам и конечностям. В четырёхкамерном сердце, состоящем из двух предсердий и двух желудочков, артериальная и венозная кровь полностью разделены. Частота сердечных сокращений зависит от интенсивности обмена веществ и может составлять десятки и сотни ударов в минуту. Эритроциты в зрелом состоянии лишены ядер, что увеличивает количество переносимого ими кислорода. Благодаря совершенной системе кровообращения и шерстяному покрову млекопитающие способны поддерживать постоянную температуру тела: 36–38 °C. Защитные функции организма возлагаются на кровь и иммунную систему, состоящую из лимфатических желёз и большого количества лимфатических протоков.
Пищеварительный тракт начинается ротовой полостью. В ней расположен язык, который помогает перемещать пищу во рту и заглатывать её, и зубы. Их число и форма зависит от того, какой пищей питается животное. Протоки слюнных желёз, открывающиеся в ротовую полость, выделяют слюну, смачивающую пищу. Из ротовой полости по пищеводу пища попадает в желудок, иногда разделённый на несколько отделов. В желудке и в следующем после него кишечнике пища переваривается, питательные вещества всасываются в кровь. Непереваренные остатки через прямую кишку и анальное отверстие выходят наружу.
Органы выделения – парные почки, находящиеся в брюшной полости. Мочеточниками они соединяются с мочевым пузырём; в нём накапливается моча. У зверей мочеполовое и анальное отверстия разделены; клоака имеется только у однопроходных.
У млекопитающих функционируют две системы контроля: эндокринная и нервная. Эндокринная система при помощи выделяемых железами гормонов регулирует многие внутренние процессы организма. Нервная система регулирует как внутренние процессы (сердцебиение, перистальтические сокращения желудка и т. п.), так и высшую психическую деятельность. Большие полушария головного мозга покрыты корой, именно в ней происходят основные процессы высшей нервной деятельности. У наиболее высокоорганизованных млекопитающих кора образует извилины и борозды, резко увеличивающие её площадь. Много извилин имеет и мозжечок, обеспечивающий координацию сложных движений.
Степень развития органов чувств зависит от образа жизни млекопитающего. Так, киты не различают запахов, а у обитателя подземных ходов крота недоразвиты глаза. Наземные млекопитающие обладают очень хорошим, тонким обонянием. Животные по запаху обнаруживают друг друга, получают сигналы опасности, выслеживают добычу. У большинства млекопитающих, особенно тех, которые ведут ночной образ жизни, хорошо развит слух; этому способствуют подвижные наружные ушные раковины. Длинные волосы (вибриссы, «усы»), расположенные, как правило, возле носа и глаз, помогают животным осязать пространство вокруг себя. У обезьян главным органом осязания являются кончики пальцев. Большого совершенства у млекопитающих достигли глаза.