哺乳动物的主要特征是胎生，哺乳，恒温。
胎生，哺乳，恒温是哺乳动物的三大特征。哺乳类是一种恒温、脊椎动物，身体有毛发，大部分都是胎生，并藉由乳腺哺育后代。哺乳动物是动物发展史上最高级的阶段，也是与人类关系最密切的一个类群。
作为一类恒温动物，他们能在较寒冷的环境里保持活动能力，而汗腺等器官可以帮助他们在炎热的环境里控制体温，故能适应各种不同温度和地形的生存环境。
胎生、哺乳，保证了后代有较高的成活率。胎生哺乳，除最原始的单孔类卵生外，都是胎生。高级种类在胚胎与子宫壁之间形成母子营养交换的组织（即胎盘）。母兽对仔兽进行较长期的哺乳和抚育，从而使后代有较高的成活率，仔兽还可通过学习，获得适应技能。
哺乳动物分类
哺乳动物纲可分为原兽亚纲和兽亚纲两个亚纲。
1、原兽亚纲包括现存的单孔目和众多的早期哺乳动物，其中单孔目为卵生，这个亚纲的史前成员可能也是卵生。原兽亚纲也常被分成三个不同的亚纲，其中单孔目保留在原兽亚纲，一些最早期的哺乳动物被列为始兽亚纲，而多瘤齿兽类被单列为异兽亚纲。
2、兽亚纲是胎生的哺乳动物，包括现存绝大多数哺乳动物以及一些早期的哺乳动物。现存的兽亚纲可分为后兽下纲和真兽下纲，后兽下纲即有袋类，可能兽亚纲的其它早期成员也具有类似有袋类的特征；真兽下纲即有胎盘类，是自新生代以来至今的在大多数地区占统治地位的动物。