哺乳动物具备了许多独特特征，因而大大提高了后代的成活率、增强了对自然环境的适应能力
最重要的特征是：
智力和感觉能力的进一步发展；
保持恒温；
繁殖效率的提高；
获得食物及处理食物的能力的增强；
体表有毛、胎生，一般分头、颈、躯干、四肢和尾五个部分；
用肺呼吸；
体温恒定，是恒温动物；脑较大而发达。哺乳和胎生是哺乳动物最显著的特征。胚胎在母体里发育，母体直接产出胎儿。母体都有乳腺，能分泌乳汁哺育胎儿。这一切涉及身体各部分结构的改变，包括脑容量的增大和新脑皮的出现，视觉和嗅觉的高度发展，听觉比其他脊椎动物有更大的特化；
牙齿和消化系统的特化有利于食物的有效利用；
四肢的特化增强了活动能力。有助于获得食物和逃避敌害；
呼吸、循环系统的完善和独特的毛被覆盖体表有助于维持其恒定的体温，从而保证它们在广阔的环境条件下生存。胎生、哺乳等特有特征，保证其后代有更高的成活率及一些种类的复杂社群行为的发展。
哺乳动物另一个的特征是具有乳腺（无论雌雄），其中雌性哺乳动物的乳腺高度发达。在辨别雄性和雌性哺乳动物上，可以根据汗腺、毛发、中耳听小骨以及脑部新皮质上的不同来区别。除五种单孔目的哺乳动物外，所有哺乳动物都是直接生产后代的。大多数的哺乳动物拥有专门适应其生存条件而成的牙齿。哺乳动物以脑调节体内温度和循坏系统（包括心脏）。
体温的恒定
皮肤和毛发是哺乳动物的保护层，它们能遮挡风雨和隔绝冷热。所以，不论天气多么寒冷，哺乳动物都能依靠它们来保持体温的恒定，以适应各种复杂的气候环境。
大脑
哺乳动物拥有比其他脊椎动物更大的大脑，能更好地控制自己的思维，这在灵长类动物（如猴子、猩猩）中比较明显。因为拥有发达的大脑，哺乳动物有比其他动物更复杂的行为。它们会学习，能不断地改变自己的行为，以适应外界环境的变化。
保持清洁
哺乳动物的毛发内容易藏污纳垢，很容易成为寄生虫的温床。因此，哺乳动物形成了保持清洁的习惯，以预防疾病的传染。它们保持清洁的方式多种多样，如口舔、抓搔、抖动、打滚、洗浴、摩擦、轻咬等。