更新时间：2023-08-11 14:33
哺乳动物是脊椎动物亚门下哺乳纲（食虫类：Mammalia）动物，因能够通过乳腺分泌乳汁哺乳幼体而得名，是一类体表被毛、恒温、哺乳、大部分胎生的高等脊椎动物，具有复杂的身体结构、功能和行为，是动物界中最进化和最高等的类群。主流的分类系统将哺乳动物分为29目，其中物种数最丰富的为啮齿目、翼手目、鼩形目、灵长目、食肉目和偶蹄目。
哺乳类由合窝类的一支古代爬行类即兽齿类于中生代三叠纪末期进化而来哺乳动物全身被毛、有多种皮肤衍生物，具有汗腺，可以通过出汗来调节体温。骨骼简化而高度灵活，肌肉发达使其具备灵活快速的运动能力。消化系统功能完善。心脏分四腔，血液完全双循环，肺部出现肺泡。大脑皮层加厚，有的还有沟回，大脑两半球之间有胼体相联系。有高度发达的神经系统和各种感觉器官，具备学习能力和一定智能。一些哺乳动物具有社会性，营群体生活，表现出通讯、攻击、领域、等级、利他等多种行为。会迁徙和冬眠以适应恶劣环境。哺乳动物的生长繁殖包括发情、交配、受精卵、妊娠、分娩、哺乳、个体生长等多个过程。
哺乳动物具备良好的体温调节和适应能力，在进化过程中逐渐适应各种生态环境和气候类型。其足迹遍布世界各大洲、所有的海洋及许多海洋岛屿。哺乳类与人类生活有着极为密切的关系，人们驯化野生动物，为人类提供肉食、乳制品、皮革、毛皮、药材等各种生活必需品，此外还有承载重物、农耕、交通、战争或娱乐等多种用途。在人类的文化中，哺乳动物经常被用作象征和图腾的形象，在文学、电影、神话、宗教信仰中经常出现。然而，由于栖息地的破坏、人类的过量捕杀已使多种野生种类，尤其是具有重大经济价值的种类处于濒危状态。根据世界自然保护联盟（IUCN）2022年的评估，世界上29%的哺乳动物都面临着威胁，保护地球上哺乳动物的多样性成为人类面临的紧迫问题。
现存的哺乳纲以及其它已灭绝近亲的合弓纲最早起源于约3.23亿年前至3亿年前的宾夕法尼亚世，这一时期与其他爬行纲和鸟类的进化支分道扬。哺乳纲的冠群起源于侏罗纪早期的哺乳形类物种。
最早的哺乳动物起源于古生代石炭纪，从似两栖动物的四足动物演化而来。最早的陆生脊椎动物是羊膜动物。与其他四足动物一样，具备肺脏和四肢。然而，羊膜动物的卵内层具有膜，可以将水分保留在其中，因此能够在干燥的陆地上产卵并让胚胎正常发育。在晚石炭纪，羊膜动物分化为三个亚纲：合弓纲（Synapsids）、无孔亚纲（Anapsids）和双孔亚纲（Diapsids）。这些亚纲主要根据颞窝的数量、大小和位置来区分。其中最原始的是无孔亚纲的大鼻龙科，其中代表物种为古生代石炭纪和二叠纪的沟齿蜥（Solenodonsaurus）。从沟齿蜥开始，演化出古今爬行纲、鸟类和哺乳类等不同类群。
古生代末期（大约3.2亿年前），下孔亚纲首次出现于北美随后广泛分布于陆生环境。在陆地上存在了约7000万年的时间，随着恐龙的出现，其进化逐渐走向了高峰。早期的合弓纲分化出两个主要类群：食草的盘龙目（Pelycosaurs）和食肉的兽孔目（Therapsids）。盘龙类是最原始的类群，最早在上石炭纪的晚期出现，化石见于北美和非洲南部。而兽孔类则是较高等的类群，在二叠纪早期出现，化石分布在俄罗斯、非洲南部和中国等地区。其特点是：颞窝扩大，顶骨形成颞窝的上界，前颌骨、颌骨、翼骨和腭骨发育成次生腭；下颌齿骨相对增大，而方骨和方辄骨退化；牙齿分化明显，部分属已经分化出门齿、犬齿和颊齿；有些种类已经具有两个枕骨；四肢能在体下转动，支撑身体离开地面，初步摆脱了匍匐状态。
2.52亿年前，地球经历了多次灭绝事件，这些事件引发的连锁效应导致了许多中大型兽孔目物种的灭绝。在三叠纪早期，中型和大型陆生肉食性动物的生态位逐渐被主龙形类所取代。少数大型犬齿兽亚目的物种，如犬齿兽属和横齿兽科的物种，仍保留着大型肉食性和草食性动物的生态位。然而，到了侏罗纪时期，所有大型陆生草食动物的生态位都被恐龙所占据。
在中生代三叠纪晚期，大约距今2.25亿年前，最早的哺乳动物逐渐从进化较为发达的兽齿类中分化出来。当时的哺乳类个体大小通常类似于现代的小鼠，具备初步攀爬的能力，并且几乎都为夜行性动物。这些特征对于生存在大型肉食性恐龙称霸全球的环境条件下，获得生存的机会十分有利。已知最早的后兽下纲是中国袋兽（Sinodelphys），化石发现于中国东北辽宁省，距今约1.25亿年前，保留了毛簇和软组织印痕。最古老的真兽下纲物种是中华侏罗兽（Juramaia sinensis），外形类似鼩鼱，生存于距今约1.6亿年前的侏罗纪晚期。最早的单孔目物种是泰诺脊齿兽（Teinolophos），生存于距今约1.2亿年前的澳洲，保留了早期羊膜动物的排泄排遗结构和未钙化的卵。
在中生代，哺乳动物经历了一段称为“爆发式”演化的时期，这时期哺乳动物的体型和形态发生了巨大的变化，并分化出了众多适应不同环境和运动方式的种类，开始逐渐形成哺乳动物的特征。晚三叠纪到早侏罗纪时期，形成了小贼兽类（Haramiyidans）和摩根兽类（Morganucodontidae）等类群。在中国发现了最早的下颚仅由鳞骨与齿骨组成的物种化石，吴氏巨颅兽属（Hadrocodium wui），生存于距今1.95亿年前。到了侏罗纪中期，分化出了梁齿类（Docodonts），这时哺乳动物的演化达到了顶峰，并分化出多个已灭绝的类群。晚侏罗纪的分化主要发生在劳亚古陆，形成了三尖齿兽类（Eutriconodonts）、尖嘴兽类（Spalacotheroids）、多瘤齿类（Multituberculates）等类群。早白垩纪的分化主要发生在冈瓦纳古陆，形成了南楔齿兽类（Austrolosphenidans）。晚白垩纪开始分化出后兽类（包括有袋类）、真兽下纲（包括有胎盘类），以及北方大陆的多瘤齿类和南方大陆的冈瓦纳古兽类。
距今1.95亿年前侏罗纪早期的吴氏巨颅兽属（Hadrocodium wui），是最早下颚仅由鳞骨与齿骨组成的物种，早期合弓纲常见的关节骨已退化。距今1.64亿年前的狸尾兽属（Castorocauda lutrasimilis）与哺乳形巨齿兽（Megaconus）是最早的毛发存在的化石证据。兽孔目可能是最早的内温动物进化支，现存单孔目具有较低体温和变化率较大的代谢速率。哺乳动物四肢进化不完全，向下延展的四肢特征最早出现于始祖兽属与中国袋兽。乳汁最早可能为了保持卵的湿润，之后才发展出哺乳的行为。
现存的哺乳动物主要起源于新生代早期，这是因为新生代早期发生了两个重大的事件，推动了哺乳动物的辐射和扩张。首先是白垩纪晚期恐龙的灭绝形成的大型生物生态位的空缺，这为哺乳动物提供了适应和扩张的机会，在灭绝事件发生后，尚未灭绝的鸟类与哺乳类快速地进行辐射演化。其次是新生代早期大陆漂移，导致地球大陆泛大陆（Pangaea）解体，促进了哺乳动物的快速扩张和分化。这些事件使得哺乳动物在新生代的始新世和渐新世时期十分繁盛，从那时起的近6500万年里，哺乳动物在陆地生态系统中逐渐占据优势。
"哺乳动物"是一个现代生物学的概念，其食虫类为Mammalia，由卡尔？冯？林奈（Carl Linnaeus）于1758年提出，来源于拉丁语中的“mamma”，意为“乳头、流食”。在1988年的一篇文献中，蒂姆·罗（Timothy Rowe）从系统发生学的角度，将哺乳类定义为包含现生单孔目（针鼹和鸭嘴兽）、兽亚纲（有袋类和胎盘动物）的最近共同祖先及其所有后代的冠群。这个共同祖先生活在侏罗纪时期，因此该定义不包括任何三叠纪早期的动物，尽管19世纪中期的化石表明三叠纪的贼兽目（Haramiyida）也被归类为哺乳动物。如果将哺乳动物定义为一个冠群，其起源时间可以从与现生哺乳动物更为接近的动物出现时来估计。例如，与兽亚纲相比，昂邦兽（Ambondro）与单孔目更为接近；环齿兽属（Amphilestes）与双兽属（Amphitherium）则更接近兽亚纲。这三个属的化石在1.67亿年前的侏罗纪中期已被发现，因此这可以合理地估计该冠群的出现时间。汤姆·坎普（Tom S. Kemp）曾提出传统的定义，即拥有下颌骨–鳞状骨颌关节的合弓纲动物，其上下臼齿能够咬合并在咬合过程中牙齿能够横向移动。坎普还提出了另一个定义，即现存的哺乳动物与中国尖齿兽的最近共同祖先所构成的进化支。他认为这两个定义是等价的。根据坎普的定义，已经发现的满足条件的动物中，最古老的是提基兽（Tikitherium），其出现在2.25亿年前，因此从这个角度看，哺乳动物早在三叠纪晚期就已经存在。
自从卡尔？冯？林奈（Carl Linnaeus）在其著作《自然与系统》中定义哺乳动物分类以来，哺乳动物的分类意见经历了多次修订，在分类系统上还存在争议。
1945年，美国古生物学家乔治·盖洛德·辛普森（George Gaylord Simpson）在《美国自然历史博物馆通报》上发表了题为《分类原理和哺乳动物分类》（The Principle of Classification and a Classification of M-ammals）的文章。1997年，美国自然历史博物馆的古生物学家马尔科姆·卡内基·麦肯纳（Malcolm Carnegie McKenna）（1930-2008，Simpson的学术继承人）和苏珊贝尔（Susan K.Bell）发表了《哺乳动物分类：种上水平》（Classification of Mammals above the 物种 Level），2005年，唐·埃利斯·威尔逊（Don Ellis Wilson） 和迪安里德（DeeAnn.M. Reeder）共同主编了《世界哺乳动物物种》（Mammal Species of the World:A Taxonomic and Geographic Reference），他们在Simpson的系统和古生物学研究的基础上修订和发展了哺乳动物分类系统。按照该分类系统，哺乳纲有约5676个物种，分属于1229个属，153个科和29个目，分别为单孔目（Monotremata）、负鼠目（Didelphimorphia）、鼩负鼠科（Paucituberculata）、智鲁负鼠目（Microbiotheria）、袋鼹科（Notoryctemorphia）、袋鼬目（Dasyuromorphia）、袋狸目（Dasyuromorphia）、袋鼠目（Diprotodontia）、非洲猬目（Afrosoricida）、象目（Macroscelidea）、土豚科（Tubulidentata）、蹄兔目（蹄兔目）、长鼻目（Proboscidea）、海牛目（Sirenia）、有甲目（Cingulata）、贫齿总目（Pilosa）、树鼩目（Scandentia）、翼手目（Dermoptera）、灵长目（Primates）、啮齿目（Rodentia）、兔形目（Lagomorpha）、猬形目（Erinaceomorpha）、鼩形目（Soricomorpha）、翼手目（Chiroptera）、鳞甲目（Pholidota）、食肉目（Carnivora）、奇蹄目（Perissodactyla）、偶蹄目（Artiodactyla）和鲸目（Cetacea）。根据2018年的一项研究，哺乳动物物种数量为6495种。
在21世纪早期，经过对脱氧核糖核酸分析后，分子生物学家对哺乳动物科群关系有了全新的理解。这些新的发现在很大程度上是通过对反转录转座子的出现与否数据进行独立验证而得出的。基于分子研究的分类系统将胎盘动物划分为了三个主要的类别/谱系，即非洲兽总目（Afrotheria）、异关节总目（Xenarthra）和北方真兽下纲高目（Boreoeutheria），根据分子钟推测，这些分化事件发生在白垩纪时期。三个谱系之间的关系仍存在争议，存在三种不同的假说：以北方真兽高目为基群的大西洋兽类（Atlantogenata）、以异关节总目为基群的上兽总目（Epitheria）和以非洲兽总目为基群的外非洲胎盘类（Exafroplacentalia）。这三个胎盘类的谱系在约1.2亿至1.05亿年前发生了分化，实际分化的时间取决于估算时所使用的脱氧核糖核酸类型（如核DNA、线粒体DNA），以及对古地理学数据进行解释的方式等因素。
物种数最丰富的六目包括：
哺乳动物中数量和种类最多的一群，体型中小，上下颌各具一对门牙，这对门牙仅在前面被珐琅质覆盖，呈凿状，并且终生生长，没有犬齿，咀嚼肌发达。常见的有松鼠（Sciuridae）和地鼠（Cricetidae）、跳鼠科（Dipodidae）等。
一类飞行的哺乳动物，其前肢经过特化，具有延长的指骨，指骨末端以及肱骨、体侧、后肢和尾部之间具有薄而坚韧的皮质翼膜，而第一和第二指则具有爪。后肢相对较短，但具有长而弯曲的钩爪，适合于悬挂式栖息。翼手目的胸骨发达，类似于鸟类的龙骨突，同时锁骨也很发达。翼手目多数是夜行性动物，常见的有蝙蝠（Vespertilio spp.）。
鼩形目的动物通常具有小而狭长的身体，细长的鼻子和小耳朵。其前肢较短，后肢较长，有强大的前肢和锐利的爪子，适应于地穴挖掘和地下活动。常见的有普通鼩鼱（Sorex araneus）和壮鼹（Mogera robusta）等。
树栖动物，除少数物种外，其拇指（或趾）与其它指（或趾）相对，适合攀爬和握住树枝。灵长目具有发达的锁骨，手掌和足掌部分通常是裸露的，并且有两行皮垫。指（或趾）末端除少数物种具有爪子外，大多数具有指甲。灵长目的大脑半球发达，两只眼睛向前，具有发达的视觉，嗅觉相对较弱。代表种有猕猴（Macaca mulatta）、黑猩猩（pan troglodytes）等。
具有发达的犬齿，门牙相对较小，臼齿则趋于退化。上颌的最后一颗前臼齿（PR）和下颌的第一颗臼齿（M1）的齿尖交叉形成剪刀状，这些特化的牙齿被称为裂齿（食肉齿）。食肉目的脚有4或5个趾，都具有尖锐而弯曲的爪。食肉目动物的大脑和感官发达，毛发浓密且多具有色彩，是重要的毛皮动物。常见的有犬科（Canidae）、熊科（Ursidae）、大熊猫科（Ailuropodidae）、猫科（Felidae）等。
具有2或4个趾，其中第三和第四个趾发达，趾尖上有蹄。偶蹄目尾巴相对较短。在偶蹄目中，上门牙退化或消失，而臼齿的结构则相对复杂。常见的有猪科（猪科）、鹿科（Cervidae）、洞角科（Bovidae）等。
哺乳动物体表被毛，躯干和四肢均适应于陆生的快速运动。头、颈、躯干和尾区分明显，尾部趋近于退化。在进化过程中哺乳动物的外形形成了巨大的多样性，不同物种的体型差异巨大，轻的体重不到一克，例如蝙蝠；重的可达近200吨，例如蓝鲸。不同的类群适应于不同的生活方式，形态有所不同。例如，生活在水里的哺乳动物与鱼的形状类似，附肢退化；在天上飞的哺乳动物前肢特化，有翼膜；穴居的哺乳动物躯干短粗，前肢和蹄爪特化为铲状。哺乳类存在两性异型。超过45%的研究物种中，雄性体型至少比雌性大10%。有些倾向于雌性（如兔形目）。物种体型越大，两性体型差异越大（伦施法则），因雄性和雌性受不同选择压力影响。
哺乳类的皮肤在结构上有一些特点，表皮和真皮比较厚，角质层也发达，具有保护、感觉、调节（体温、水盐平衡）、分泌（皮肤腺）和排泄的功能。皮肤由表皮和真皮构成。表皮位于皮肤表层，为复层扁平上皮，由内到外分成基底层、棘细胞层、颗粒层和角质层。真皮由致密结缔组织组成，分为乳头层和网状层。
哺乳动物具有多种皮肤衍生物，形态复杂，功能多样。常见的皮肤衍生物包括毛发、皮肤腺、蹄、角、爪、甲等。这些皮肤衍生物在哺乳动物中具有重要的生理功能，有助于适应各种环境和生活方式。
哺乳动物的毛发是其特有的特征，由毛干和毛根构成，根部形成毛球，与真皮毛乳头相连，提供营养，促使毛发生长。毛干分为鳞片层、皮质层和髓质，分别具有保护、坚韧和隔热功能。不同动物的毛发形状和结构各异，可根据皮质鳞和髓质特点进行分类。毛发主要有针毛、绒毛和触毛三种类型，分别具备保护、保温和触觉功能。有些动物的毛发会演化为刺状，如刺猬亚科和豪猪，用于自卫。毛发组成毛被，主要用于绝热，通常每年换毛一到两次。毛发的颜色在不同动物中有不同的作用，可用于隐蔽、保护、识别和警告等方面。
哺乳动物的皮肤腺极发达。主要有皮脂腺、汗腺、乳腺和气味腺四种。皮脂腺负责维持毛发和皮肤的湿润状态；汗腺不仅帮助调节体温，还有排泄功能，其分泌物中含有代谢废物尿素；乳腺是哺乳动物的主要特征之一，乳汁中含有脂肪、蛋白质及乳糖等物质，为幼仔的发育提供营养；气味腺能产生特殊的气味，有种间识别、标记领地、吸引异性或防御等作用，例如融类动物的肛门臭腺以及雄性麝鼠腹部的麝香腺。
角是由哺乳动物头部的表皮或膜组成骨形成的，也可能由二者共同构成，通常用于防御或进攻。角可以分为两类，即永久性角和可脱换的角。犀牛角由表皮产生的角质纤维交织而成，颅骨不参与角的结构，没有骨心，固定在鼻骨的短结上，不会脱落，但在折断后能够再生新的角。洞角由表皮产生的角质鞘和额骨上的骨质角突结合而成，这种结构类似于牛、羊、黄羊以及大多数羚羊的角。洞角不脱换，雌性和雄性均具有角，但雄性的角通常较粗长。
爪、甲和蹄都是表皮的衍生物。大多数哺乳动物都具有爪。一些动物，如鳞甲目、贫齿类和其他挖掘活动的物种，其爪特别发达，适合用于挖掘。而食肉类动物的爪通常非常锋利，用作捕食的武器。甲可以看作是扁平的爪。高等灵长目的指（趾）端通常具有甲，能够更灵活地使用手和足，例如用于抓取食物或工具的操作。蹄实际上是一种加厚的爪，主要在有蹄类动物中发达。有蹄类动物的蹄充当支撑体重、奔跑和防御的功能。
哺乳动物的体色来源于伪装、性选择、沟通和体温调节等生存需求，主要受黑色素类型和数量影响。体色用于伪装，如北极地区的动物夏天为棕色，冬天变为白色。一些树栖哺乳动物有紫、绿、蓝斑块，可能帮助其在树上生存。自我防卫性动物如加拿大臭鼬、蜜獾体色为黑白相间，具警戒作用。体色也可以影响体温调节，深色毛发能吸收更多热量，例如田鼠亚科在冬天体毛较深色保暖。至于两性异形体色，可能反映了配偶选择和营养差异。
哺乳动物的骨骼系统是其身体的基础结构和支撑系统。主要由中轴骨和附肢骨两大部分组成。中轴骨包括颅骨、脊柱、胸骨和肋骨。哺乳类的头骨相比于其它脊椎动物骨块减少，鼻腔内出现复杂的鼻甲骨，并且中耳腔部位有3块听骨互为关节（锤骨、镫骨和砧骨）。脊柱分为颈椎、胸椎、腰椎、荐椎和尾椎，结构坚固而灵活，椎体之间的椎间盘可吸收和缓冲运动时对脊柱的冲击。附肢骨包括肩带、腰带、前肢骨和后肢骨，通过关节连接在一起，使哺乳类能够进行各种复杂的运动。哺乳动物的足趾型分为三种类型：行、趾行和蹄行性。蹠行性足全部着地，如灵长目、熊等；仅以足趾着地为趾行性，如狗、狐；有蹄动物则以趾端着地，与地面接触面积最小，为快速奔跑的蹄行性趾型，如马、牛、羊、鹿等。哺乳动物的骨骼系统通过这些特点适应了其生活方式和环境需求，不仅提供了身体的结构支持和保护，还为运动、捕食、逃避捕食和繁殖等生活活动提供了基础。
哺乳动物的肌肉系统在分化和发展上基本上与爬行类相似，但在此基础上更加发达和复杂化。首先，哺乳动物四肢肌肉发达以适应各种活动，如奔跑、攀爬、挖掘等。这些肌肉负责支撑和控制四肢的运动，使得哺乳动物能够灵活地移动和适应不同的环境。哺乳动物具有独特的膈肌，由颈部轴下肌发生并下移而形成的。膈肌参与形成分隔胸腔和腹腔的横膈，其收缩和舒张参与呼吸动作，使得哺乳动物能够有效地进行呼吸。并且，哺乳动物的皮肤肌肉发达，使得其能够抖动皮肤和蜷缩身体。在灵长目中，面部的皮肤肌肉特别发达，成为表情肌，用于表达丰富的面部表情。人类的表情肌尤其发达，使得我们能够通过面部表情来沟通和交流。哺乳动物的头部具有强大的咀嚼肌，这些肌肉附着于颧弓，完成捕食、撕咬和咀嚼食物的功能。咀嚼肌的强大和灵活性使得哺乳动物能够进行有效的口腔内物理消化。最后，哺乳动物的腹部腹直肌保留着原始的分节状态，对于维持身体的稳定性和支撑起重要作用。总体而言，哺乳动物的肌肉系统发达且复杂，适应了其多样化的生活方式和生态需求。
哺乳动物的消化系统包括口腔、咽喉、食管、胃、小肠（包括十二指肠、空肠和回肠）、大肠（包括盲肠、放射性肠炎和直肠）以及肛门，同时还有唾液腺、肝脏和胰腺等消化腺。哺乳动物的口腔内部拥有发达的肌肉舌和牙齿。这使得其能够进行咀嚼和搅拌食物，实现物理性消化。哺乳动物具有发达的唾液腺（通常有3-4对），分泌含有消化酶的唾液。这些消化酶能够在口腔中进行初步的化学性消化。哺乳动物口腔内还有肌肉质软腭，可以完全分开口腔和鼻腔，使其能够更好地分别完成各自的功能。哺乳动物的消化管具有明显的分化，消化和吸收的面积得到扩大。这种分化的程度和长度与食性有关，不同的哺乳动物根据其食物类型和消化需求，其消化管的结构和长度也会有所差异。总之，哺乳动物的消化系统经过漫长的进化过程，其口腔、消化腺和消化管等结构的特点都是为了更好地进行物理性和化学性消化，以实现食物的分解、吸收和利用。这些特点使得哺乳动物能够适应各种食物类型和生存环境，并满足其营养需求。
哺乳动物的牙齿能够反映食性、取食行为、生活方式以及体型、代谢水平等特征，而且也是重要的分类标志。哺乳动物牙齿主要有四种齿型：门齿、犬齿、前臼齿和臼齿，具有不同的功能。前部门齿（切齿）直而尖，用于咬啃食物。犬齿较长，用于撕裂食物。前臼齿和臼齿较宽，用于压碎食物，或者较尖，用于剪碎食物。臼齿（臼齿齿尖）用于磨碎和咀嚼食物。
不同摄食模式的物种中这些牙齿的发育程度有所不同。食肉目具有较长的犬齿，以便刺穿和撕裂猎物。而食草类的犬齿通常很小或者没有，但前臼齿和臼齿非常强壮且凸出，有助于咀嚼食物。食虫类门齿尖锐，犬齿不发达，如刺猬亚科；食肉类犬齿尤为发达，且上颌最后一个前臼齿和下颌第一臼齿特别发达，形成裂齿，用以撕裂猎物；食草类犬齿常缺少，形成虚位，臼齿研磨面宽大，齿冠高，如马；杂食类臼齿冠有丘形隆起，如人类。
呼吸系统是哺乳动物的重要生理系统，由鼻腔、咽喉、喉和气管组成。鼻腔是呼吸系统的起始部分，内部具有发达的鼻甲骨，能增加表面积。鼻腔的黏膜除了具有感觉功能外，还能对空气进行除尘、加温和湿润的作用。咽部连接鼻腔和喉部，既是空气的通道，也是食物的通道。喉部不仅用于呼吸，还是声音产生的重要器官。哺乳动物喉部内含有声带，通过振动产生声音。气管是一条管状结构，由一系列不相连的C状软骨环支持。气管分支成为左右两支气管，进入肺部。肺是呼吸系统的关键器官，由复杂的支气管树和肺泡组成。肺泡是气体交换的场所，巨大的表面积增加了气体交换的效率，使哺乳动物能够有效地从空气中吸取所需的氧气，并排出二氧化碳。哺乳动物拥有肌肉质的横隔，分割胸腔和腹腔。膈肌的收缩和舒张使横隔向下和向上移动，与肋间肌的收缩和舒张相配合，使胸腔的容积扩大和缩小，完成呼吸运动。总之，哺乳动物的呼吸系统通过鼻腔、咽喉、喉和气管将空气引入肺部，并通过肺泡进行气体交换，使身体获取所需的氧气并排出二氧化碳。这一系统的结构和功能使得哺乳动物能够进行有效的呼吸，并满足身体对氧气的需求。
哺乳动物具有完善的双循环，对维持快速运动和恒温至关重要。在哺乳动物中，心脏位于胸腔中央，位于两个肺之间，其尖端稍微偏向左侧。心脏外部被一层膜性囊所包裹，称为心包。心包内充满浆液，起到保护心脏的作用。心脏被分为四个室间隔：两个心房（左心房和右心房）以及两个心室（左心室和右心室）。右侧心房与心室相比较薄，接收静脉血液，之间有三尖瓣，又称为右房室瓣，是膜质的、由三瓣构成的结构。而左侧心房和心室壁相对较厚，接收动脉血液，之间具有二尖瓣，又被称为左房室瓣或僧帽瓣。左心室将血液泵送到体循环，而右心室则将血液泵送到肺循环。这一双循环系统确保了血液在身体中传输和氧合的有效运作。
左心室从中发出一条主动脉，该主动脉在离开心脏后首先向上升，并且向左侧弯曲，形成主动脉弓。主动脉从左心室出发后分为两支，其中一对是冠状动脉，主要负责供血心脏本身。主动脉弓分出三条分支：无名动脉、左颈总动脉和左锁骨下动脉。无名动脉在其发源处分为两支，即右锁骨下动脉和右颈总动脉，它们分别供应右前肢和头部。背大动脉分支供血至胸肋部、胃、肠、肝、胰腺以及后肢和尾部等内脏器官。在后肢、内脏等部位，静脉汇集成后腔静脉。肾门静脉完全消失，成年个体的腹静脉也消失。头部和前肢等区域的静脉血液主要集中在前腔静脉，而前腔静脉和后腔静脉均注入右心房。此外，冠状静脉也将血液注入右心房。
淋巴系统在脊椎动物中非常复杂和发达，包括淋巴管、淋巴结和脾脏等器官。淋巴是一种黄色液体，其成分与血浆相似，其中含有少量淋巴球。淋巴管与血管一样是一种封闭的管道系统，其内部具有大量瓣膜。毛细淋巴管从组织间隙的盲端开始，逐渐汇合成较大的淋巴管，最终汇入淋巴结。然后，通过胸导管将淋巴注入前大静脉，最终进入心脏。淋巴的流动方向是单向的，朝向心脏。在淋巴管的路径上，分布着各种大小不一的圆形或椭圆形淋巴结，特别集中在颈部、腋窝、鼠蹊等部位。这些淋巴结的主要作用包括产生淋巴球和清除外来微粒和细菌等物质。淋巴在免疫系统中发挥着重要的作用，帮助机体抵御感染和维持内部环境的稳定。
哺乳动物的排泄系统包括肾脏、输尿管、膀胱和尿道，同时皮肤也是其特有的排泄器官。肾脏是哺乳动物排泄系统中结构最复杂、效能最高的部分。通常具有光滑的表面，外形多呈蚕豆形状。肾脏由皮质（cortex）和髓质（medulla）两部分组成。皮质包含肾小体，而髓质则包含肾小管和集合管。这两部分统称为肾实质（renal parenchyma），其中包含许多肾单位用于分泌尿液，以及排泄尿液的集合管。尿液通过集合管汇聚于肾盏（肾脏 calices），然后进入膨大的肾盂。随后，尿液通过输尿管、膀胱和尿道直接排出体外（单孔类除外）。这样的排泄系统使得哺乳动物能够高效处理废物，并维持体内的水和电解质平衡。
雌性哺乳动物的生殖系统由卵巢、输卵管、子宫和阴道等组成。除了单孔类的雌性哺乳动物都具有两个功能性的卵巢，使得体内受精卵成为可能。单孔类则只有左侧的卵巢是功能性的单孔类产大型卵，而阴道和尿道开口于尿殖窦内，都位于泄殖腔中。有袋类的子宫、输卵管和阴道成对存在，而高等物种还有中阴道和侧阴道之分。其中，中阴道是分娩时的出生通道，而侧阴道则是精子进入的通道。有胎盘类的子宫，由原始的双子宫到双分子宫、双角子宫，向单子宫方向发展。胎盘是指哺乳纲后兽下纲动物妊娠期间由胚胎的胚膜和母体子宫内膜联合长成的母子间交换物质的过渡性器官。按胎盘的形态和绒毛的分布可分成四类：分散胎盘、叶状胎盘、环状胎盘和盘状胎盘。
雄性哺乳动物的生殖系统由睾丸、副性腺、导管系统和交配器官组成。睾丸是雄性的主要生殖腺，位于阴囊内，是生产精子和雄性激素的地方。精子是受精卵卵的男性配子，包含遗传信息。副性腺主要包括前列腺、精囊和射精腺等。这些腺体分泌液体，将精子包裹并形成精液。精液提供了营养和保护精子的环境，帮助精子在生殖道内存活和移动。雄性生殖道包括输精管、尿道和输尿管等。输精管将精子从睾丸输送至射精管，在射精过程中与精液混合后经尿道排出体外。交配器官包括阴茎和阴囊。阴茎用于将精子输送到雌性体内，在交配时插入雌性阴道。阴囊则用于保护和支持睾丸。这些生殖器官的功能和结构使得雄性哺乳动物能够生产精子、进行性交和参与繁殖过程。
哺乳动物拥有高度发达的神经系统，能够有效地协调机体内环境的统一，并对复杂的外部环境快速做出反应。哺乳动物相较于其它脊椎动物拥有更大的脑部，其中特别是大脑半球的新脑皮层得到了高度的发展。新脑皮层的进化带来了脑表面的沟与回的出现，显著增加了新脑皮层的表面积。新脑皮层的曲发育进一步扩大了脑的功能和效能，使其成为各种活动的控制中心，并具备一些独特的行为特征。此外，神经元的数量大大增加，而且两个大脑半球之间有丰富的互相连接的神经纤维，即腓胝体，负责协调和传递信息。大脑作为高级神经功能的主要中枢，取代了中脑的主导地位。中脑主要负责次要的视觉和听觉反射。间脑则在感觉信号的传递和植物性神经活动的调节方面发挥着重要的作用，而且内分泌腺垂体位于间脑内，对内分泌系统有重要影响。小脑也得到了显著的发展，首次出现小脑半球，在协调运动和姿势方面具有重要功能。延脑仍然是许多生命维持活动的关键神经中枢。此外，哺乳动物拥有12对脑神经和发达的植物性神经系统，进一步增强了其神经系统的复杂性。
哺乳动物的感觉器官非常灵敏，包括眼睛、耳朵、鼻子等器官都高度发达，能够对外界的刺激做出迅速的反应。在耳部，哺乳动物具有三块听小骨，分别是镫骨、砧骨和锤骨，相互连接形成弹性杠杆，用于传导声波。内耳除了包括感知平衡和位置的三个半规管、椭圆囊和球状囊外，还有一个发达的感音部位，即螺旋状耳蜗管，其中包含科蒂氏器。外耳也发展出耳廓，用于集中声音，能够敏锐地捕捉外界微弱的声波。此外，一些哺乳动物，如蝙蝠和鲸目，拥有回声定位系统，使其能够在黑暗中、深水中或充满淤泥或浮游生物的水域中进行导航、捕食和避开潜在的危险。哺乳动物的嗅觉非常敏锐，归功于发达的鼻甲骨增大了嗅黏膜的表面积。一些动物还具有发达的犁鼻器，比如啮齿动物，能够敏感地察觉异性的气味。视觉也是哺乳类动物的重要感觉之一，的调节机制是通过睫状肌的收缩或松弛来改变晶状体的凸度完成的。一般来说，大多数哺乳类动物的色觉能力相对较差，许多是夜行性动物，所见到的世界通常是以灰色为主。然而，灵长类动物的色觉敏锐性较高，具有相对特殊的色觉能力。
哺乳动物遍布世界各大洲、所有的海洋及许多海洋岛屿。不同类型的哺乳动物已经进化到几乎可以适应地球上所有不同的陆地和水生生境，能够耐受较大的温度和地形变化范围。从热带到温带到寒带，从热带雨林到沙漠到极地冰盖，都有哺乳动物的身影。
动物区系（fauna）是指某一地区或特定环境中，各种不同动物种的总和。这种总和可以按照不同的分类系统、自然区域、行政区划、栖息环境和生活时期等方面来进行划分和研究。大陆动物区系受地理和气候的屏障影响，使得不同地区的陆地动物彼此隔开，分界较为明显。根据陆地脊椎动物的分布，世界陆地动物区系可划分为六个区（或界），包括古北区（古北界）（Palaearctic realm）、新北区（新北界）（Nearctic realm）、埃塞俄比亚区（热带界）（Ethiopian realm）、东洋区（东洋界）（Oriental realm）、新热带区（新热带界）（Neotropical realm）和澳洲区（澳洲界）（Australian realm）。
社会行为，也称为社群行为，就是指同种动物的不同个体之间发生相互作用、相互关系的有关行为。大多数动物种类的性成熟个体除了结对以外，还会形成暂时性或永久性的群体。这些动物群体在功能和年龄、性别组成上有所不同。在真正的社会群体当中，同种个体之间具有相互的吸引力，有分工协作，从而共同维持群体这一组织。社会群体存在于社会动物当中。
通讯是指一个个体释放出一种或几种刺激信号，并引起接收到信号的个体产生行为反应。在群体生活中，动物之间需要互通信息，才能在共同行动中协调一致、各司其职。在通讯过程中，个体之间用来传统信息的行为或物质成为信号。信号可分为资料信号和数量信号两种，区别在于是否能传递定量信息。根据信息传导途径，动物通讯一般分为以下三类：化学通讯、机械通讯和辐射通讯。化学通讯由嗅觉和味觉通路传递信息。如动物分泌的信息素。机械通讯由触觉、听觉通路进行传导。例如灵长目可通过挤靠、舌舔、接吻﹑碰撞、拥抱、口咬和轻轻拍打等方式传递信息。辐射通讯包括视觉通讯和电通讯。作为社会行为，通讯的主要作用包括：报警信号、食物信号、求偶和交配信号、亲子信号。
群体生活带来了诸多好处，但也伴随着资源有限而产生互相竞争的攻击行为。攻击行为可发生在同种或异种个体之间，分为种内攻击行为和种间攻击行为。种内攻击旨在限制对手而非杀害，而种间攻击通常涉及生死格斗。攻击行为包括威胁、妥协、仪式化格斗、顺从和损伤性格斗等行为方式。攻击行为在生物学上具有重要意义，有助于资源的合理分配、调节种群密度、提高遗传素质以及性选择。然而，攻击行为也伴随一些不利的影响，如身体损伤、暴露于捕食者、时间浪费等。因此，攻击行为在进化中呈现出一种权衡，以最大程度地保留其优点并克服缺点。
优势等级，又称社会优势顺序，是指在社会动物群体中，不同个体之间具有一定的等级地位。高等级的优势个体可以控制低等级的从属个体，限制其行动，并享有优先获取资源（如食物、栖息地、配偶等）的权利。这种社会优势顺序通常通过攻击行为或其他行为形成，胜利者占据高等级地位，而失败者则处于从属地位。优势等级结构不仅有利于减少相互攻击所造成的伤害,也有助于群体当中的分工协作及提高工作效率,而且还有利于提高种群的遗传素质。
领域行为是一种选择性占据一定的空间范围、排斥其他同种个体的进入的行为。领域的大小因物种、资源可用性和种群密度而异，且具有伸缩性。通常，领域行为采用标记行为来表明领域的位置，以防止其他个体入侵。标记行为可以包括视觉、声音、嗅觉和电标记等方式。领域行为虽然需要投入时间和能量，但对动物具有多重好处，包括资源获取、生殖成功、领地熟悉和冲突减少等。因此，领域行为在生物进化中具有重要的适应性意义。
利他行为指的是一种对个体自身无益或有害，但对同一群体中的其他个体有益的行为。这种行为在各种情境下都有出现，包括防御、生殖和分食等方面。例如，一些社会性动物如狒狒在进食时会有特定个体担任警戒角色，对捕食者或其他威胁发出警告并进行攻击性防御，这是一种防御性利他行为。类似的行为也在许多灵长目社会群体中观察到。利他行为对整个群体的生存和繁衍至关重要，尽管它们可能对执行行为的个体自身带来一定的成本或风险。这些行为反映了自然界中的社会性和合作性，有助于维持群体的稳定和繁荣。
社群生活对被捕食者和捕食者都有多重好处。对于被捕食者而言，社群生活有以下优势。首先是不容易被捕食者发现。动物群体数量相对较少，因此捕食者要比发现单独行动的个体更困难。即使捕食者发现了一个动物群体，要想从中捕食一只个体也更加困难。其次，社群比个体具有更高的警觉性。社群生活使动物更加警觉，有助于及早发现潜在的捕食者，特别对于那些需要依赖逃跑而不是隐蔽来保护自己的动物而言尤为重要。第三是稀释效应。较大的猎物群体使每个个体被猎杀的机会减少，从而提供了保护。第四是集体防御。 许多动物群体能够联合起来抵抗入侵者，保护巢穴内的蛋和幼仔。集体防御的效果取决于参与的个体数量，个体越多，捕食者越难得手。第五是能迷惑捕食者。 一些动物在受到威胁时会进行突发的群体行为，这会让捕食者感到困惑和迷茫，从而失去了捕食的机会。第六是避免自己成为牺牲品。动物倾向于靠近群体中的其他个体，以减少自己成为捕食者的目标的机会。对捕食者来说，社群生活也有多重好处，包括更快地找到食物，提高猎食成功率，便于捕捉较大的猎物以及在与其他捕食者竞争时获胜的机会增加。
群体生活也会带来一些不利的影响。例如，狮子虽然通过群体捕食可以获得更多的食物，但这些食物必须被群体中的每个成员分享，因此存在着内部的食物竞争压力。此外，群体中的成员还会面临生殖竞争，因为配偶资源有限，一些成员可能会比其他成员拥有更多的生殖机会。
哺乳动物通常具有发达的五种感官，即视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。这些感官对其生存和适应环境起着重要的作用。
视觉
哺乳动物的眼睛通常具有复杂的结构，包括角膜、瞳孔、晶状体和视网膜等。能够感知光线和颜色，许多物种还具有良好的深度感知和视野范围。有了视觉便可以通过身体姿势、面部表情、眼神和体态等视觉信号来传达威胁、友好、求偶或警戒等不同的信息。
听觉
哺乳动物的耳朵通常具有外耳、中耳和内耳。能够接收和分析声音波动，并通过耳朵的结构将声音传递到内耳。哺乳动物通过声音的发出和接收进行交流。有了听觉便可以通过发出不同的叫声、鸣叫、呜咽和咆哮等声音来表达情感、传递警告或吸引伴侣。
嗅觉
哺乳动物的嗅觉通常较为敏锐，鼻腔内有发达的嗅觉受体细胞，能够分辨出不同的气味。哺乳动物通过释放气味物质来传递信息。有了嗅觉便可以通过尿液、粪便、体味或腺体分泌物等来标记领域、标识个体身份和性别、警示其它个体或传递求偶信息。
味觉
哺乳动物的味觉位于口腔内的味蕾上，能够感知不同物质的化学味道，如苦、酸、甜和咸等。味觉有助于哺乳动物判断食物的可食用性和营养价值。
触觉
哺乳动物的皮肤和神经末梢负责感知触觉刺激。触觉有助于感知物体的形状、质地和温度等信息。哺乳动物可以通过触碰、搔痒或亲密接触等方式进行交流。这种接触可以表达亲密、友好、互助或领域边界等信息。
不同哺乳动物在五官的结构和敏感度上有所不同，这是适应不同生态环境和生活方式的结果。这些感官的协调使用使得哺乳动物能够感知和理解周围的世界，并与其它个体进行社交和沟通，有助于建立社会结构、协调行为和减少冲突。
根据动物热能的来源，可以将动物大致分为内温动物（Endotherm）和外温动物（Ectotherms）。内温动物依靠自己体内氧化代谢产热来调节体温，由脑控制其产热速率，通常保持恒定的体温在35 ~40℃，可以在相对寒冷的环境中活动。几乎所有哺乳动物都是内温动物，鸟类也是。内温动物靠食物摄取提供热量，相比爬行纲需要更多食物供给。而外温动物依赖外部热源，调节体温的能力很低。也有部分哺乳动物属于外温动物，几乎不产生代谢热，如裸鼹鼠（Heterocephalus glaber）。
哺乳动物作为温血动物，具有高代谢率和内部体温的调节能力，因此需要消耗更多的能量来维持体温的稳定。为了满足能量需求，不同物种的哺乳动物展现了多样化的取食习性。哺乳动物的摄食模式基本可以分为食虫类（insectivorous）、食肉目（carnivorous）、食草类（herbivorous）和杂食类（omnivorous）。总的来说，哺乳动物具有广泛的取食习性，适应了不同类型食物的摄取和消化。这种适应性使其能够在各种环境中找到适合自身需求的食物来源，并维持所需的能量和营养摄入。
食虫类主要以昆虫、蚯蚓和其它小型节肢动物门为食，多具有尖利的牙齿帮助捕食，由于摄食的纤维素较少，因此其消化道通常比较短。典型的食虫类包括食蚁兽、针鼹、鼩鼱等。
食肉类主要以其它动物作为食物来源，具有锐利的犬齿和利爪，适合捕猎和撕咬。这些物种通常追求高蛋白质和高能量的食物，如肉类和其它动物组织。典型的食肉类包括狮子、老虎和豹子等。
食草类哺乳动物以植物为主要食物来源，消化系统适应了高纤维的植物物质的消化和吸收。这些物种通常有特化的牙齿和消化器官，如长而坚固的臼齿和发达的消化系统。典型的食草类哺乳动物包括牛、鹿和大象等。
杂食类哺乳动物可以同时食用动物和植物的食物来源，包括植物枝叶、坚果、果实、蛋、肉，甚至食腐。哺乳动物具有适应不同类型食物的牙齿和消化系统。这些物种具有更广泛的食物选择范围，能够适应不同环境和季节的变化。典型的杂食类哺乳动物包括猩猩、熊和人类等。
动物的体型和其饮食结构之间存在关系（艾伦法则）。小型哺乳动物通常具有相对较大的表面积-体积的比率，因此其散热速率相对较高，需要获取更多的能量来满足其高代谢速率。因此，体重小于510克的哺乳动物往往更适合以食虫为主食，因为相比于植物，昆虫提供的高能量食物更容易满足它们快速代谢的需求。另一方面，大型哺乳动物的体型相对较大，其表面积相对于体积较小，因此其散热速率相对较低。这使得它们能够较慢地觅食或者慢慢消化食物。大型哺乳动物可以是食肉动物，如捕食其他大型有脊椎动物的肉食动物，也可以是食草动物，以植物为主要食物来源，因为它们的体型能够处理更多的食物。
迁徙是指动物根据季节、资源分布、气候变化等因素，定期或不定期地从一个地区向另一个地区移动。在哺乳动物中，一些物种会迁徙以寻找更丰富的食物资源、逃避恶劣的气候条件、寻找繁殖场所或避免天敌等。一些典型的哺乳动物迁徙有鲸目迁徙，如座头鲸和灰鲸，会进行长途迁徙，从寒冷的北极水域迁徙到温暖的繁殖地或寻找丰富的食物；某些翼手目物种，会进行季节性迁徙，以寻找更多的食物和合适的繁殖地；羚羊会根据季节变化迁徙数百公里，以寻找适宜的草原和水源。这些迁徙行为对于哺乳动物的生存和繁衍非常重要，能够适应环境变化，并在迁徙的过程中利用不同地区的资源，保证个体和种群的生存和繁衍成功。迁徙也有利于维持物种的遗传多样性，促进生态系统的稳定。
除了迁徙以避开恶劣环境外，冬眠是哺乳动物在寒冷冬季中另一种有效的适应策略。冬眠是指哺乳动物进入一种休眠状态，在此期间的新陈代谢和活动大大降低，以节省能量并度过寒冷的冬季。在恒温的哺乳动物中，冬眠分为两种类型，一是真正的冬眠型，这种类型的哺乳动物在冬季可以将体温降至接近环境温度（几乎为0℃），整个身体进入一种休眠状态。当环境温度进一步下降或升高到一定程度时，体温可以迅速恢复到正常水平。一些哺乳动物中的个别物种如单孔类、有袋类、食虫类、翼手目、鼠类以及灵长目中的某些物种表现出这种真正的冬眠行为。二是半冬眠型：这种类型的哺乳动物在寒冷季节中，身体进入一种休眠状态，但体温并不降低或只降低很少，相对容易被唤醒。熊类和黄鼬等动物属于这种半冬眠型。冬眠对于哺乳动物来说是一种重要的生存策略。通过降低新陈代谢率和活动水平，冬眠帮助哺乳动物节省能量和维持体内资源，在寒冷的冬季中存活下来。在冬眠期间，依赖体内蓄积的脂肪作为能量来源。一些冬眠型哺乳动物还会在冬眠前增加体重，以便在冬季维持能量供应。冬眠的生理机制非常复杂，涉及到神经内分泌调节、代谢调节和体温调节等方面的变化。这种适应策略使得哺乳动物能够在寒冷的环境中生存，并在春季到来时重新恢复活动。
哺乳动物在陆地、水域、地下和空中四种环境中移动。陆地上的哺乳动物有跖行、趾行和蹄行等不同行进方式，适应不同的奔跑速度和安静程度。在不同的地形、情境和移动速度下，动物也会采用不同的步态：常步、速步、驱步及袭步。树栖动物具有修长四肢，可在树间摆荡。穴居哺乳动物擅长挖掘洞穴，啮齿目多数为穴居动物。水生哺乳动物如鲸豚、海牛目具有特化的体型和肢体适应水中生活。蝙蝠是唯一真正飞行的哺乳动物，其翅膀结构能精细控制飞行。
哺乳动物具有一定的智力，与智能相关的行为包括本能行为和学习行为。低等动物通常展现出与生俱来的遗传性本能，这些本能行为是通过固定的程序引发的，对动物的生存至关重要，尤其是在胚胎和幼年发育阶段。学习行为则是通过经验和观察学到的行为方式，它更容易受到环境和社会因素的影响。哺乳动物大脑皮层增厚、具有复杂的沟回结构，大脑相对于其他脑部部位发展显著。这种大脑结构增强了分析、处理、整合信息以及执行行为的能力。学习、思考和行动能力是哺乳动物相较于其他动物群体的显著特征。鼠类、豚类和灵长目通常展现出较高的智力，因为它们相对容易学会新任务。这种学习能力对于适应新的生存环境和繁殖至关重要。不同的动物展现出不同类型的行为，从简单的本能行为，如吃，到高度复杂的行为，如集体狩猎、求偶和筑巢。有些行为是固定的，而其他则受到学习和经验的深刻影响，甚至可能表现出个体之间的行为差异。哺乳动物的大脑结构和智力水平对其行为的复杂性和适应性发挥关键作用。哺乳动物行为的发展是一个复杂的进化过程，大脑结构和智力水平对其行为的复杂性和适应性起到关键作用，使其能够在不同环境中高效生存和繁衍。
哺乳动物存在三种生殖类型。其一是产卵繁殖，这是一种单孔类的繁殖方式，雌性产卵并将其受精卵后包裹在卵壳中，然后卵在巢内孵化。例如，鸭嘴兽的卵富含卵黄，在输卵管内受精后形成卵壳，然后在巢中孵化。幼兽裸露无毛，在接下来的几个月里通过舔食母兽腹部乳腺区分泌的乳汁来生长，约4个月后开始独立生活。第二种是有袋类，胎生，但没有真正的胎盘。卵黄囊胎盘由卵黄囊与母体子宫壁形成，母体只提供胎儿极少的营养。妊娠期非常短暂，例如，大袋鼠的妊娠期约为39天，新生的幼仔必须自己爬入母兽的育儿袋中，继续发育。在育儿袋区域，母兽乳头附着于腹部，供幼仔哺乳。第三种为真兽类的真正的胎生繁殖，胎儿在母体子宫内发育完全后产出。哺乳动物大多为胎生。受精卵卵在进入母体子宫后会植入子宫壁，并形成胎盘，其中绒毛膜、尿囊膜与母体子宫内膜相结合。在胎儿在母体内发育的过程中，营养物质、氧气和代谢废物都通过胎盘传递。真兽下纲的妊娠期在不同种类中差异很大，通常体型较大的哺乳动物具有较长的妊娠期。例如，鼠类约为21天，兔子为30~36天，而猫和狗的妊娠期为60天，牛为280天，而大象的妊娠期长达22个月。然而，也有一些例外情况，例如须鲸仅有12个月的妊娠期。这种胎生繁殖方式允许胎儿在母体内充分发育，以适应生存环境。
哺乳动物的交配大多具有季节性，通常发生在春季或冬季，与一年中对幼仔生存最有利的时期相一致。雄性通常可以在任何时间进行交配，但雌性只在特定的发情周期中才会进行交配。月经周期是指灵长类动物雌性的生殖道在周期性变化的生理现象。如果雌性灵长类的排卵没有成功受孕，大约在14天左右，黄体会退化，黄体酮和雌激素水平下降，导致子宫内膜的内侧部分坏死并脱落，这时会出现持续1到4天的出血，被称为月经。随后，子宫内膜会逐渐增厚和分泌，为接受受精卵做准备。这个过程大约每28天左右重复一次，被称为月经周期。而其他哺乳类动物的性冲动通常只在特定时期表现出来，这些时期很短暂但强烈，而在其他时候则没有性欲，这被称为发情周期。发情周期涉及到卵巢、子宫和阴道的周期性变化，这些变化相互关联，并受到位于下丘脑和垂体腺的激素分泌的调控。在发情周期中，卵巢中的卵泡会发育到一定程度，此时雌性和雄性会进行交配。一旦卵子受精，子宫内膜会增厚，受精卵会在其中着床。随后，受精卵卵与子宫壁共同形成胎盘，这是胚胎获得母体所需养分并发育成熟的重要途径。发情周期比月经周期更容易受到环境的影响。哺乳动物的发情周期有很大的差异，有些动物一年只在特定的生殖季节发情一次（如狐属和雪貂），有些在生殖季节内可以多次发情（如马、驴、山羊），还有一些在一年的任何时候都可能发情（如牛、猪、兔子、老鼠等）。
雄性通过生殖器（如哺乳动物的阴茎）将精子射入雌性体内的接受腔（如哺乳动物的阴道），这一过程被称为交配。哺乳动物的阴茎需要勃起才能成功插入雌性的生殖道，从而有效地传递精子。性刺激是由副交感神经系统传递的神经冲动引发的，导致阴茎的小动脉扩张并聚集血液，从而产生勃起。随后，阴茎通过强力喷射将精液排出，这一过程称为射精。受精事件发生在输卵管，受精卵通过输卵管表面的纤毛摆动被送入子宫。
卵受精后，细胞不断分裂，当进入子宫腔时已经形成了一个胚泡（也称为囊胚）。一旦胚泡进入子宫，与子宫内膜接触时会被吸附到内膜上。胚泡的滋养细胞与内膜接触后会迅速增生，并侵入子宫内膜，这一过程称为着床或植入。随后，滋养细胞会形成绒毛膜绒毛，而子宫内膜会经历蜕膜样的变化，二者共同形成胎盘。通过胎盘，母体输送养料给胚胎，而在子宫内发育的整个过程被称为妊娠。不同动物的妊娠时间差异巨大，有些动物只需几天，而有些则可以长达一两年，例如印度象的妊娠期可长达20个月零8天。
妊娠结束时，血液中的激素水平发生变化，其中孕酮减少、雌激素增加以及神经垂体分泌催产素等因素导致子宫开始收缩。此外，胎儿本身也会引发子宫内膜产生前列腺素，从而促使子宫发生强烈的收缩，进而引发分娩。在一些动物中，还会产生松弛素，其作用是使耻骨联合松弛，以便胎儿能够通过产道顺利出生。
哺乳动物乳汁的产生被称为哺乳，包括乳生成和造乳作用两个过程。前者为乳腺开始制造乳汁，而后者则为维持哺乳过程。在妊娠期间，乳腺的乳腺小叶在激素的作用下逐渐发育并增大。然而，由于胎盘分泌的雌激素和黄体酮抑制了乳汁的产生。分娩后，随着雌激素和黄体水平的下降，脑下垂体前部分泌的促乳素刺激乳腺开始生产乳汁。造乳作用需要生长素、甲状旁腺素和皮质醇等协助，以供应机体组织所需的氨基酸、脂肪酸和钙。在分娩后的24到72小时内，乳腺开始分泌的乳汁被称为初乳。初乳富含蛋白质、激素、致泻物质和抗体，可以提高婴儿的消化能力和免疫力。吮吸乳头可以刺激母亲分泌大量的促乳素和催产素，催产素引起乳腺平滑肌收缩，从而促使乳汁分泌。
生殖行为在哺乳动物中表现出多样性。哺乳动物抚育后代的行为是其独特的特征之一。在哺乳期过后，幼体仍然需要亲代的照顾和保护，以便生长和发展。亲代会提供食物、保护、教育和社交互动等方面的支持。这种长时间的亲代关注和抚育对幼体的生存和成长至关重要。在大多数哺乳动物中，雌性承担主要的抚育责任。雌性会为幼体提供乳汁、保护和教育。然而，也存在一些例外，如狼和其他犬科动物，在一段时间内可能只与一只雌性交配，并为抚养后代做出一定的贡献。哺乳动物抚育后代的行为对于后代的生存和繁殖成功具有重要影响。通过亲代的照料和教育，幼体可以学习适应环境、获取食物和避免捕食者的技能。一雄多雌的交配现象在哺乳动物中非常普遍，包括狮子、大猩猩属、鹿、海狮等。为了争夺交配的权利和社会地位，雄性动物经常进行激烈的竞争和争斗。通常来说，体型最大和最强壮的个体往往是最成功的生育者。一旦雄性在一个社群中确立了支配地位，其有效生殖期就开始了，但这种统治地位通常只能维持2到3年，之后会被更年轻、更强壮的雄性取代。在统治者更迭时，常常伴随杀婴行为。这是一种残酷但有效的策略，能够帮助统治者更快地传递自己的基因。
个体的生长过程通常可以分为两个阶段：幼体生长阶段和生殖生长阶段。幼体生长阶段阶段的特点是，个体不再生成新的器官，而是已有的器官逐渐发育完善，功能不断增强，个体长大。在这个阶段，有两个基本规律：一是分阶段持续性生长，即个体在不同的时间段内仍然在生长；二是器官部位的异律生长，不同器官和部位的生长速度和时间不同。在这个过程中，不同阶段所占时间不同，生长速度各异，导致身体各部位（包括器官）的比例发生变化。生殖生长阶段发生在个体成长为成年后，生殖系统达到功能上的成熟，即性成熟。青春期通常是身体生长速度最高的时期。性成熟标志着生长的继续，同时也伴随着身体外表上的第二性征的出现，不同物种和个体可能表现出不同的性成熟特征。在接近生命末期的阶段，动物的身体功能开始下降，例如人类可能出现白发、皱纹、视力减退、肌肉力量和肺活量减弱等，这被称为衰老。此时，个体对不利环境的耐受力下降，死亡的可能性增加，并最终导致生命结束。
截至2022年，世界自然保护联盟（IUCN）公布的濒危物种红色名录中，一共评估了5973种哺乳动物，其中属于灭绝（EX）的有85种，例如蓝马羚（Hippotragus leucophaeus）、海貂（Neovison macrodon）。野外灭绝（EW）2种，分别是麋鹿（Elaphurus davidianus）、弯角剑羚（Oryx dammah）。极危（CR）233种，例如卷毛野猪（Sus cebifrons）、缅甸金丝猴（Rhinopithecus strykeri）。濒危（EN）550种，例如缟灵猫（Chrotogale owstoni）、夏威夷僧海豹（Chrotogale owstoni）。易危（VU）557种，例如羚牛（Budorcas taxicolor）、西印度海牛（Trichechus manatus）。近危（NT）373种，例如藏酋猴（Macaca thibetana）、毛冠鹿（Elaphodus cephalophus）。种群资源已受到威胁的哺乳动物至少有1713种。
这些种群资源受到威胁的野生哺乳动物，约占哺乳动物总物种数的29%。并且根据世界自然保护联盟（IUCN）统计，从1996年到2022年，受到威胁的哺乳动物物种数基本在逐年上升，哺乳动物保护还面临着很大的威胁与挑战。
哺乳动物的种群面临许多威胁。栖息地破坏导致生境丧失是主要原因之一，人类活动例如城市扩张、道路建设和旅游活动等导致森林、草原和湿地等栖息地的破坏和分割，环境污染使得许多哺乳动物失去了适宜的生存环境。偷猎和非法贸易也威胁着哺乳动物的生存，某些哺乳动物因其皮毛、骨骼、角和其它身体部分而成为猎物，遭受偷猎和非法贸易的威胁。这导致了一些物种的数量急剧下降，甚至濒临灭绝。最后，全球气候变化也对哺乳动物的生存和适应造成了威胁。气温升高和降水模式改变可能导致种群数量减少、迁徙模式改变以及食物和水源的不足。
哺乳动物保护主要有两种方式。第一种是就地保护，这是生物多样性保护中最有效的措施之一。就地保护的核心是设立保护区或国家公园，将有价值的自然生态系统和珍稀濒危野生动植物的栖息地划定出来，限制人类活动的影响，确保保护区内生态系统及其物种的演化和繁衍，维持系统内的物质循环和能量流动等生态过程。自从1872年世界上第一个保护区（黄石国家公园）建立，截止至2014年，已发展到超过162,000个法定的国家保护区，覆盖超过2840万平方公里。
移地保护是另一种重要的保护方式。通过建立引种保护设施，人为地创造物种生存环境和种质保存条件，使物种种群得以繁育扩大，遗传种质得以延续。这种保护方式包括建设动物园、植物园、移地保护基地、养殖中心等，在这些设施中对珍稀濒危动植物进行保护性的繁育。例如，大熊猫、扬子鳄、东北虎等濒危野生动物的人工养殖成功，使其种群数量开始复苏。
种质资源的离体保存也是移地保护的一种措施。这包括建设现代化水平的动物细胞库、动物精子库和配子库，以实现离体保存。与其它移地保护措施相比，种质资源的离体保存更易于储存，占用较少的地面面积，需要较少的劳动力，因此能够比较经济地保存大量样本。移地保护是就地保护的重要补充。就地保护较为经济和有效，而对于那些已经丧失自然生境且面临生存威胁的物种以及生殖能力较差、种群呈衰退趋势的物种，移地保护具有特别的保护意义，是使其免遭灭绝的重要保障措施。
驯养是人工饲养野生动物并使其驯服的过程。驯化是人类对动物施行文化控制的方式，也是野生动物在人为控制下的微进化过程。动物被迫在人工环境中生活和繁育后代，高度驯化的动物经历了长期的人工选择，能在人类控制下繁育，提供产品或服务。人类驯化了多种哺乳动物作为食物来源，为人类提供了丰富的肉类、乳制品和其它食物。各种哺乳动物如牛、猪、羊和家禽等被养殖和屠宰，为人类的膳食需求提供了重要的蛋白质和营养。一些哺乳动物被驯化为劳动力，为人类提供力量和劳动。例如，牛被用于农业耕作和运输，马被用于交通和运输，犬类被用于牧羊、看守和搜救等任务。哺乳动物还成为人类的宠物和伴侣动物。猫、狗、小型哺乳动物如地鼠、兔子和鸟类等被人类驯养和饲养，成为人们的伴侣和家庭成员。驯养和驯化野生哺乳动物对于改善人类的生活方式以及促进经济、科技和文化的繁荣具有重要作用。这些动物为人类提供肉食、乳制品、皮革、毛皮、药材等各种生活必需品。此外，还可以被驯化用于承载重物、农耕、交通、战争或娱乐等多种用途。
动物试验是指在实验室内，为了获得有关生物学、医学等方面的新知识或解决具体问题而使用动物进行的科学研究。哺乳动物在科学中作为实验动物扮演了重要角色。在遗传学、新药研发、毒理学测试和心理学等研究中，都离不开实验动物。每年有数百万哺乳动物，尤其是老鼠，用于实验。非人类灵长目也被用于研究人类相似性。在19世纪90年代，伊万·彼得罗维奇·巴甫洛夫使用狗来描述“条件反射”是著名的动物试验实例。1974年，人类在改变动物遗传学方面取得了重大突破，当时鲁道夫·耶尼施（Rudolf Jaenisch）成功地将来自SV40病毒的脱氧核糖核酸整合到小鼠基因组中，从而成功地创造了第一种转基因哺乳动物。随后，基因研究取得了迅速的进展，直到1996年，多利（Dolly）绵羊的成功克隆成为了历史上首个从成年供体细胞中克隆出的哺乳动物。
杂交种又称杂种或混种，是指两种遗传上有差异的个体杂交产生的后代，通常具有高度杂合性。杂交可以发生在物种亚种之间（种内杂交），如孟加拉虎与东北虎的交配；也可以发生在同属不同物种之间（种间杂交），如狮子和老虎的交配；甚至还可以发生在不同属物种之间（属间杂交），如绵羊和山羊的交配。
人工选择繁殖家养动物试图“恢复”近期灭绝的动物，目标是获得与已灭绝的野生祖先类似的表型特征。使用种内杂交进行逆向育种可能导致在外观、生态位和一些基因方面与野生动物非常相似的种系，但野生动物的原始基因库已经永久消失。
来自家养动物的基因污染、不受控的杂交和基因渗入可能导致野生种群与家养种群的同质化，这将威胁到野生纯种种群的生存。尽管自然进化通常伴随着一定程度的基因流动，但人类引起的杂交可能会污染珍稀纯种种群的基因库，这种基因污染在生物形态学上不容易观察到。例如，河水牛（Bubalus arnee）由于家养水牛的基因污染而面临进一步灭绝的威胁。
一些哺乳动物物种对人类利益产生有害影响。随着人类活动范围的不断扩大和活动强度不断增加，与野生动物的接触机会增多可能增加患病风险。一些哺乳动物会携带致命病毒、细菌、真菌和寄生虫等，例如蝙蝠可能是正冠状病毒亚科等病原体的潜在宿主。某些哺乳动物，如鼠类和草兔，可能会侵害农作物，导致农业损失。这可能对人类的食物供应和经济产生负面影响。当某些哺乳动物被引入到非本地地区，可能会成为入侵物种，对当地生态系统造成破坏。有些大型哺乳动物，如大猫科（如狮子、虎、豹）和大型食肉动物（如熊、狼），在特定情况下可能对人身安全构成威胁。例如，当一些哺乳动物感到威胁或被饥饿时，可能会袭击人类。一些大型食肉动物还会将牲畜作为食物来源，引发人兽冲突。
在人类的文化中，哺乳动物经常被用作象征和图腾的形象，在文学、电影、神话、宗教信仰中经常出现，代表了不同的特质、价值观和象征意义，反映了人类与自然界的关系和对世界的理解。例如，狮子在许多文化中被视为勇气、力量和王者的象征。狮子的形象出现在各种文化的旗帜、徽章和皇室徽记中，代表着权威和统治力。老虎被认为是力量和荣耀的象征，经常在传说、神话和艺术作品中出现，象征着勇气、保护和尊贵。熊在一些文化中被视为力量、勇敢和坚韧的象征，在原住民文化中经常被描绘为精神指导者和保护者，与自然界的和谐和平衡有关。此外，其它哺乳动物如狼、鹿等也被广泛用作图腾和象征的形象，反映了人类对自然界和生命的理解和敬畏。这些哺乳动物的图腾形象在人类的文化中扮演着重要的角色，传达了对自然界的尊重、力量和智慧的追求，以及与自然和谐相处的理念。
现存体型最大的哺乳动物：蓝鲸（Balaenoptera musculus）；
现存最大的陆生哺乳动物：非洲象（Loxodonta）；
最大的陆生哺乳动物：纳玛象（Palaeoloxodon namadicus）；
现存最高的陆生哺乳动物：长颈鹿（Giraffa）；
陆上奔跑最快的哺乳动物：猎豹（Acinonyx jubatus）；
现存最大的猫科：东北虎（Panthera tigris altaica）；
体积最大的陆上偶蹄目动物：河马（Hippopotamus amphibius）；
现存最大的啮齿目：水豚（Hydrochoerus hydrochaeris）；
现存体型最大的陆上肉食动物：北极熊（Ursus maritimus）。