Επτά βασικά χαρακτηριστικά διακρίνουν τα 4.500 μοναδικά είδη θηλαστικών από άλλα ζώα. Τα θηλαστικά αναπνέουν αέρα, θερμόαιμα και έχουν ραχοκοκαλιά, αλλά αυτά τα χαρακτηριστικά από μόνα τους δεν τα ξεχωρίζουν από όλα τα άλλα ζώα. Τα θηλαστικά είναι μοναδικά ικανά να ρυθμίζουν τη θερμοκρασία του σώματός τους μέσω του μεταβολισμού και των ιδρωτοποιών αδένων.
Θηλαστικοί αδένες
Με εξαίρεση ορισμένα πρωτόγονα θηλαστικά - όπως ένας πλατύπολος με πάπια - που ονομάζεται Monotremes, τα θηλαστικά γεννούν ζωντανά νεαρά. Τα θηλυκά θηλαστικά παράγουν γάλα που περιέχει νερό, υδατάνθρακες, λίπη, πρωτεΐνες, μέταλλα και αντισώματα που παρέχουν τροφή για τη διατροφή των νέων τους. Το γάλα παράγεται από μαστικούς αδένες, ο οποίος καθορίζει την κατηγορία των ζώων, δίνοντάς του το όνομα "θηλαστικό".
Μαλλιά Undercoat και Guard
Όλα τα θηλαστικά διαθέτουν μαλλιά κατά τη διάρκεια τουλάχιστον ενός μέρους του κύκλου ζωής τους. Τα θυλάκια των μαλλιών έχουν νευρικές απολήξεις που ανταποκρίνονται στην αφή, γεγονός που αυξάνει την ευαισθητοποίηση του θηλαστικού για το περιβάλλον του. Ένα τρίχωμα ονομάζεται μασάζ και προστατεύει τα θηλαστικά από το περιβάλλον. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι πελαγίας: οι τρίχες του υποστρώματος είναι μικρές κοντές τρίχες που παρέχουν ένα πυκνό στρώμα μόνωσης και οι τρίχες προστασίας είναι μακρύτερες, παρέχοντας χρώμα και προστασία από τα στοιχεία.
Οστά της γνάθου και του αυτιού
Η κάτω γνάθο στα θηλαστικά είναι ένα μόνο οστό. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι μοναδικό για τα θηλαστικά. όλα τα άλλα σπονδυλωτά έχουν περισσότερα από ένα κόκαλα σε κάθε πλευρά της γνάθου. Το μεσαίο αυτί θηλαστικών περιέχει τρία οστά, συμπεριλαμβανομένων του συνδετήρα (στάβια), του αμόνι (incus) και του σφυριού (malleus). Κατά την πρώιμη εξέλιξη των θηλαστικών, αυτά τα οστά ήταν μέρος της γνάθου, αλλά άλλαξαν δουλειές και έγιναν μέρος της λειτουργίας της ακοής.
Καρδιά και διάφραγμα τεσσάρων θαλάμων
Τα θηλαστικά έχουν τέσσερις θαλάμους στην καρδιά τους. Στα θηλαστικά, η κύρια αρτηρία της καρδιάς στρέφεται προς τα αριστερά όταν φεύγει από την καρδιά, γίνεται η αορτική αψίδα. Αυτή η κύρια αρτηρία στρέφεται προς τα δεξιά στα πουλιά και όλα τα άλλα σπονδυλωτά έχουν περισσότερες από μία κύριες αρτηρίες. Μόνο τα θηλαστικά έχουν διάφραγμα: ένα φύλλο μυών και τένοντα που χωρίζει τη σωματική κοιλότητα. Η καρδιά και οι πνεύμονες βρίσκονται στο άνω τμήμα της κοιλότητας του σώματος και το ήπαρ, το στομάχι, τα νεφρά, τα έντερα και τα αναπαραγωγικά όργανα βρίσκονται στο κάτω τμήμα.
Σύνθετες λειτουργίες εγκεφάλου
Οι θηλαστικοί εγκέφαλοι είναι μεγαλύτεροι από άλλα ζώα. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την παρεγκεφαλίδα, το τμήμα του εγκεφάλου που ελέγχει τη μνήμη και τη μάθηση. Ο εγκέφαλος των θηλαστικών διαθέτει επίσης μια μοναδική περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται νεοκορτάς. Ο neocortex λειτουργεί ως η περιοχή του εγκεφάλου που χειρίζεται την αισθητηριακή αντίληψη, τις κινητικές εντολές και τη χωρική συλλογιστική. Η συνειδητή σκέψη και η ανθρώπινη γλώσσα υποβάλλονται επίσης σε επεξεργασία στο νεοκάλυμμα.