Le dimensioni dei mammiferi variano dalle vaste balene blu ai piccoli roditori. Uno di sei gruppi animali di base, i mammiferi vivono nel mare, nei tropici, nel deserto e persino in Antartide. Per quanto diversi tra loro, tuttavia, i mammiferi hanno in comune una serie di importanti caratteristiche fisiche e comportamentali.
È difficile trovare conteggi definitivi, poiché alcuni mammiferi sono sull'orlo dell'estinzione, mentre altri rimangono scoperto - ma attualmente ci sono circa 5.500 specie di mammiferi identificate, raggruppate in circa 1.200 generi, 200 famiglie e 25 ordini. Quei numeri possono apparire grandi, ma in realtà sono minuscoli rispetto alle circa 10.000 specie di uccelli, 30.000 specie di pescee cinque milioni di specie di insetti vivi oggi.
Tutti i mammiferi possiedono ghiandole mammarie, che producono il latte con cui le madri sostengono i loro neonati. Tuttavia, non tutti i mammiferi sono dotati di capezzoli; l'ornitorinco e l'echidna sono monotremi che nutrono i loro piccoli attraverso "cerotti" mammari che lentamente filtrano il latte. I monotremi sono anche gli unici mammiferi che depongono le uova; tutti gli altri mammiferi danno alla luce una vita giovane e le femmine sono dotate di placenta.
Tutti i mammiferi hanno i capelli, che si sono evoluti durante il Periodo triassico come un modo per trattenere il calore corporeo, ma alcune specie sono più pelose di altre. Più tecnicamente, tutti i mammiferi hanno i capelli ad un certo punto del loro ciclo di vita; per esempio, gli embrioni di balene e focene hanno i capelli solo per un breve periodo di tempo, mentre gesticolano nell'utero. Il titolo di Mammifero più peloso del mondo è una questione di dibattito: alcuni sostengono il bue muschiato, mentre altri insistono che i leoni marini imballino più follicoli per pollice quadrato di pelle.
Circa 230 milioni di anni fa, durante il tardo Triassico, una popolazione di terapsidi ("rettili simili a mammiferi") divisi in primi veri mammiferi (un buon candidato per questo onore è Megazostrodon). Ironia della sorte, i primi mammiferi si sono evoluti quasi esattamente contemporaneamente al primi dinosauri; per i successivi 165 milioni di anni, i mammiferi furono banditi nella periferia dell'evoluzione, vivendo sugli alberi o scavare sottoterra, fino a quando l'estinzione dei dinosauri ha finalmente permesso loro di prendere il centro palcoscenico.
Tutti i mammiferi condividono alcune stranezze anatomiche chiave, che vanno dalle apparentemente minori (le tre piccole ossa nell'orecchio interno che trasportano il suono dal timpano) a quelle ovviamente non così piccole. Forse la più significativa è l'area neocorticale del cervello, che spiega l'intelligenza relativa dei mammiferi rispetto ad altri tipi di animali e ai cuori a quattro camere dei mammiferi, che pompano efficacemente il sangue attraverso i loro corpi.
Sebbene la classificazione precisa dei mammiferi sia ancora oggetto di controversia, è ovvio che marsupiali (i mammiferi che incubano i loro piccoli nelle tasche) sono diversi dai placentali (mammiferi che incubano i loro piccoli interamente nell'utero). Un modo per giustificare questa scissione è quello di dividere i mammiferi in due lame evolutive: gli Euteriani ("bestie vere") che include tutti i mammiferi della placenta e i Metatherians ("sopra le bestie") che si sono discostati dagli eutheriani durante il Era mesozoica e include tutti i marsupiali viventi.
La ragione per cui tutti i mammiferi hanno i capelli è che tutti i mammiferi hanno metabolismi endotermici o a sangue caldo. Gli animali endotermici generano il proprio calore corporeo dai processi fisiologici interni, al contrario di animali a sangue freddo (ectotermici), che si riscaldano o si raffreddano in base alla temperatura dell'ambiente loro vivono in. I peli svolgono la stessa funzione negli animali a sangue caldo come fa una mano di piume negli uccelli a sangue caldo: aiuta a isolare la pelle e a evitare la fuoriuscita del calore vitale.
Grazie in parte al loro cervello più grande, i mammiferi tendono ad essere più socialmente avanzati rispetto ad altri tipi di animali. Esempi di comportamento sociale includono il comportamento della mandria di gnu, l'abilità di caccia dei branchi di lupi e la struttura dominante delle comunità di scimmie. Tuttavia, questa è una differenza di grado, e non di tipo: le formiche e le termiti mostrano anche un comportamento sociale (che, tuttavia, sembra essere completamente cablato e istintivo), e persino alcuni dinosauri vagavano per le pianure mesozoiche in mandrie.
Una grande differenza tra i mammiferi e l'altro principali famiglie di vertebrati come anfibi, rettili e pesci è che i neonati richiedono almeno un po 'di attenzione dei genitori per prosperare. Detto questo, tuttavia, alcuni mammiferi sono più indifesi di altri: un neonato umano sarebbe morto senza un genitore vicino cura, mentre molti animali che mangiano piante (come cavalli e giraffe) sono in grado di camminare e cercare immediatamente dopo nascita.
Una delle cose più sorprendenti sui mammiferi sono le diverse nicchie evolutive in cui sono riusciti a diffondersi negli ultimi 50 milioni di anni. Ci sono mammiferi che nuotano (balene e delfini), mammiferi volanti (pipistrelli), mammiferi che si arrampicano sugli alberi (scimmie e scoiattoli), mammiferi scavatori (gopher e conigli) e innumerevoli altre varietà. Come classe, infatti, i mammiferi hanno conquistato più habitat di qualsiasi altra famiglia di vertebrati; al contrario, durante i loro 165 milioni di anni sulla terra, i dinosauri non sono mai diventati completamente acquatici o non hanno imparato a volare.