I mammiferi attuali contano circa 5000 specie ripartite in 2 sottoclassi: Prototeri e Terii; questi ultimi sono suddivisi in due superordini distinti (Marsupiali ed Euteri). I Prototeri riuniscono le forme, ovipare, che hanno conservato un'organizzazione più primitiva, più simile a quella dei Rettili; contano appena 3 specie riunite nell'unico ordine dei Monotremi. Ai Marsupiali afferiscono circa 280 specie vivipare riunite in 4 ordini, diffusi prevalentemente in Australia, Nuova Guinea e Sudamerica. La stragrande maggioranza delle specie attuali è compresa negli Euteri, o mammiferi. superiori; la caratteristica principale di questo gruppo è rappresentata dal fatto che il feto si sviluppa interamente all'interno del corpo materno, grazie alla formazione di una placenta allantoidea: per questo motivo gli Euteri sono indicati anche col nome di Placentati.

I mammiferi, comprendono forme molto varie quali i canguri, i pipistrelli, i topi, i gatti, i cani, i cavalli, le pecore, i cervi, i leoni, gli elefanti, le balene, le foche, le scimmie, l'uomo, e molte altre forme viventi, oltre ad un elevato numero di specie e di ordini estinti.
Le dimensioni sono estremamente variabili: alcuni pipistrelli raggiungono una lunghezza complessiva, anche inferiore a 5 cm e un peso di appena qualche grammo, altri: la balena azzurra può arrivare oltre i 30 metri di lunghezza e raggiungere un peso variabile tra le 120-130 tonnellate, è il più grande animale conosciuto.

Animali tipicamente tetrapodi (4 zampe o in numero di due paia, ad eccezione dei Cetacei e dei Sirenidi che mancano degli arti posteriori, si sono differentemente sviluppate e conformate), hanno la pelle variamente conformata, di norma sottile, provvisto di numerose ghiandole sebacee, sudoripare, odorifere e mammarie (o mammella).
Nella quasi totalità delle specie il corpo è ricoperto di peli, strutture esclusive di questi animali, di costituzione molto varia e che di solito formano una pelliccia.
Esteriormente, il corpo della maggior parte di questi animali è chiaramente distinguibile in capo, tronco ed appendici.

Il capo di solito presenta un lungo muso e generalmente è grande in confronto al resto del corpo. La bocca è contornata da labbra carnose e munita di un numero definito di denti (fino a 56 nei Marsupiali) che si impiantano in alveoli sulla mascella e sulla mandibola ; lo spiccato differenziamento dei denti, in forma e dimensioni, nelle varie sedi delle arcate dentarie, rispecchia una loro specializzazione funzionale; infatti, nella maggior parte dei mammiferi sono individuabili quattro tipi di denti: gli incisivi, impiantati anteriormente, atti a mordere e a tagliare; i canini lunghi e appuntiti, capaci di afferrare e perforare; i premolari ed i molari che presentano la corona conformata per la triturazione del cibo.
Generalmente i denti sono a crescita definita, però in alcuni mammiferi esistono denti a crescita continua nei quali il dente si consuma nella sua porzione libera mentre si accresce alla base: p. es. denti dei Roditori.

Gli occhi sono di norma protetti da due palpebre mobili, una superiore e l'altra inferiore, con ciglia sui margini.

I padiglioni auricolari sono normalmente ben sviluppati e mobili, atti a raccogliere le onde sonore.

I mammiferi sono animali a sessi separati, con un dimorfismo sessuale che in parecchi casi è veramente notevole; in genere i maschi presentano caratteri esteriori marcatamente evidenti, come barbe e criniere, corna più grandi, mantello più vistoso, voce più grossa, ecc.

I mammiferi sono vivipari, cioè partoriscono figli vivi, ad eccezione dei Monotremi che sono ovipari; la fecondazione è sempre interna.

Nella maggior parte dei mammiferi l'attività riproduttiva è ciclica e regolata da ormoni; le femmine presentano periodi di attività sessuale (estro) che di solito cadono in primavera o in inverno, in rapporto con la maturazione dei follicoli ovarici, alternati a periodi di inattività (anestro). Parecchie specie si riproducono una sola volta all'anno, alcune più di una. Dopo la nascita i piccoli necessitano di particolari cure per un periodo di tempo molto vario ( Cure parentali).

Gli attuali mammiferi occupano praticamente quasi tutti gli habitat disponibili a tutte le latitudini del nostro pianeta; nella stragrande maggioranza vivono sulle terre emerse ma non sono pochi quelli che conducono vita acquatica (Cetacei, Sirenidi, Pinnipedi, ecc.); alcuni sono capaci di un vero e proprio volo (Chirotteri), altri invece realizzano un volo planato (diversi Marsupiali, Roditori e Dermotteri). Moltissime specie vivono sul suolo, molte sono arboricole, parecchie sono ipogee.
L'alimentazione è estremamente varia. Gli Ungulati e la maggior parte dei Roditori si nutrono esclusivamente o prevalentemente di sostanze vegetali (erbe, foglie, ramoscelli, corteccia, semi, frutti, polline, nettare). Numerose specie si nutrono di altri animali: i Felidi e i Mustelidi sono carnivori, i Pinnipedi e i Cetacei Odontoceti si cibano prevalentemente di pesci; i Talpidi, i Soricidi e parecchi piccoli pipistrelli sono essenzialmente o esclusivamente insettivori. Alcuni mammiferi hanno un regime misto e si alimentano sia di sostanze animali che vegetali.

I mammiferi comunicano tra loro mediante vari tipi di segnali, olfattori, visivi, vocali, acustici, tattili, ecc. ; tali segnali sono maggiormente sviluppati in quelle forme che vivono in gruppi sociali. Diverse attività, in particolare quelle sessuali, sono frequentemente associate a segnali di natura chimica (feromoni) rappresentati dal secreto delle già menzionate ghiandole odorifere; è attraverso questo meccanismo che in molte specie avviene il riconoscimento della propria prole o dei membri del proprio gruppo familiare. Molti utilizzano le espressioni facciali, la posizione del corpo, delle orecchie e della coda, l'esposizione di parti colorate, come segnali visivi per esprimere irritazione, paura, eccitazione, ecc. Parecchi sfruttano la propria voce per trasmettersi informazioni aventi diversi significati: segnalare un pericolo, intimidire eventuali nemici, mantenere la coesione all'interno di un branco, favorire l'incontro di maschi e femmine per l'accoppiamento, localizzare i genitori o la prole.