現在では地中や水中などを含め、地球上のほとんどの環境に、哺乳類が生息している。
分類体系

有羊膜類 Amniota

竜弓類 Sauropsida

爬虫類 Reptilia

双弓類 Diapsida → 恐竜・翼竜等、及び現生の爬虫類・鳥類へ



単弓類 Synapsida

†盤竜類 Pelycosauria

†真盤竜亜目 Eupelycosauria

†カセア亜目 Caseasauria


獣弓類 Therapsida

異歯類 Anomodontia

獣歯類 Theriodontia

キノドン類 Cynodontia

哺乳形類 Mammaliaformes

†モルガヌコドン目 Morganucodonta

†梁歯目 Docodonta

哺乳類 Mammalia

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哺乳類 Mammalia

原獣亜綱 Prototheria / Australosphenida

単孔目 Monotremata（現生：カモノハシ、ハリモグラ）


獣形類 Theriiformes

†異獣亜綱 Allotheria

†多丘歯目 Multituberculata


†三錐歯目（正三錐歯目 / 三丘歯目） Triconodonta (Eutriconodonta)

全獣類 Holotheria

†相称歯目 Symmetrodonta

ザテリア類 Zatheria

†ペラムス科 Peramuridae

獣亜綱（真獣亜綱） Theria

†パッポーテリウム科 Pappotheriidae

後獣類 Metatheria

有袋類 Marsupialia（現生：カンガルー、コアラなど）


真獣類 Eutheria

有胎盤類 Placentalia（現生：大部分の現生哺乳類）

※単弓類の系統は哺乳類以外は全て絶滅した。

※哺乳類は、従来は後述する顎関節の特徴で定義されてきた。しかし近年、中間的な化石が出現するなどこの定義が適用できない場合が増えたため、現生種を含む最も小さい単系統となるよう、系統学的に厳密に再定義することが多くなった。これにより、梁歯目、モルガヌコドン目などの原始的なものが哺乳類から外れることになる。それらを含めた従来の広い意味での哺乳類を、哺乳形類という。
形態的・生態的な特徴子供に乳を与えるウシ。授乳は哺乳類の特徴の一つであり、名前の由来である。
軟組織の特徴

これらは化石では確認しにくいが、近年では少しずつ研究が進められている[12]。
乳房
保育行動（授乳）に用いる器官。汗腺が分化した乳腺が集合し発達したもの。乳房と乳頭内部にある乳腺と乳管で成り立つ。イノシシやネズミなど多産種では多対を、ヒトやゾウのような少産種では1対のみを発達させる。単孔類は持たない。通常出産すると乳の分泌が開始されるが、他の個体が産んだ子を相手に母性本能が刺激されて乳を分泌する場合もある[13]。単孔類では乳房・乳頭はなく乳腺からにじみ出た乳を子が舐め取る。
口唇（口輪筋）頬（頬筋）
上記の乳頭に吸い付くため口の周りにある柔らかい器官。単孔類は持たない。鯨類では二次的に退化したと思われている。
体毛
体表を覆う体毛を持つ動物のうち、皮膚の角質層に由来するものを持つのは哺乳類のみである[14]。さらにこれが発達して厚くなると、角や爪、またはヤマアラシ・センザンコウのトゲやウロコとなる[14]。体毛は体温の発散を防ぐ他に、保護色や触覚の役割を持ったり、ディスプレイにも使われたりする[14]。クジラ類では、ハクジラ類が、胎児期にのみ、頭部の一部にわずかな毛をもつ。参考までに、爬虫類は体毛をもたず、鳥類では羽毛が体表を覆う。
横隔膜
肋骨と共同して肺呼吸を可能にする横隔膜をもち、これが胸腔と腹腔とを分けている（他の動物群にない特徴）。
心臓
心臓に2心房2心室をもつ。また、血液の体循環は左大動脈弓のみによる。
血液
赤血球は循環系では無核で、その形は円盤状である（ラクダ類では楕円状）。
共通の特徴であるかのように誤解されていること

次の特徴は「哺乳類の特徴」と言われることがあるが、正しくは、あくまで一部の系統の特徴である。
「胎生」
獣亜綱は、胎生であるが、原獣亜綱など（現生種はカモノハシ目の3属5種のみ）は例外的に卵生である。
「胎盤」
有胎盤類は体内の胎盤で子を育てて出産するが、（哺乳類の3つの系統のひとつの後獣目は）有袋類で体外部の育児嚢で子を育てる。

哺乳類の平均体温[15]動物名平均体温
(℃)
ブタ39.0
ヤギ39.0
ヒツジ39.0
ウサギ39.5
ウシ38.5
イヌ38.5
ネコ38.5
ウマ37.5
ヒト36.0
（参考）ニワトリ42.0

体温
鳥類と同じく、体温をほぼ一定に保つ恒温動物であるものがほとんどを占める。ただし、ナマケモノ、ハダカデバネズミのように例外的に変温動物とされる種もある。
肛門と泌尿生殖門（尿と胎児が出てくる孔）の分離
例外としてカモノハシ類は、共通の総排出口をもつ（爬虫類や鳥類も1穴）。
歯の特徴

哺乳類の歯は一般的に、それぞれ別の機能を持つ形状を取っており、切歯（門歯）・犬歯・前臼歯（小臼歯）・臼歯（大臼歯）の4種類に分化している[16]。真獣類の基本数はイノシシに見られる片顎あたり切歯3・犬歯1・前臼歯4・臼歯3だが、これが揃っている種は少なく[16]食性により歯の退化したものや、ハクジラ類のように同形歯をもつものもある。両生類や爬虫類は同形歯であり、鳥類は歯をもたない。

頬歯（前臼歯と臼歯）は、歯冠に咬頭と呼ばれるふくらみを複数もち、複雑な形をしている。また、頬歯の歯根は2本以上に分岐している。
骨格の特徴
成長点
長骨は中心部分ではなく両端の骨端軟骨部分で成長し、成長中の若い個体では、それらが軟骨でつながっている（爬虫類では、骨は中心部分からしか成長しない）。