Syv hovedegenskaper skiller de 4500 unike arter av pattedyr fra andre dyr. Pattedyr er luftpustende, varmblodige og har ryggrad, men disse egenskapene alene skiller dem ikke fra alle andre dyr. Pattedyr er unike i stand til å regulere kroppstemperaturen via stoffskiftet og svettekjertlene.
Brystkjertler
Med unntak av noen primitive pattedyr - som en andebukket platypus - kalt Monotremes, føder pattedyr levende unge. Kvinnelige pattedyr produserer melk som inneholder vann, karbohydrater, fett, protein, mineraler og antistoffer som gir næring for å mate ungene sine. Melk produseres av brystkjertler, som definerer dyreklassen, og gir den navnet "pattedyr".
Undercoat og Guard Hair
Alle pattedyr har hår i minst en del av livssyklusen. Hårsekkene har nerveender som reagerer på berøring, noe som øker pattedyrets bevissthet om omgivelsene. Et hårstrå kalles en pelage, og det beskytter pattedyr fra omgivelsene. Det er to hovedtyper av pelage: understrøkhår er små korte hår som gir et tett lag med isolasjon, og beskyttelseshår er lengre, og gir farge og beskyttelse mot elementene.
Kjeve- og øreben
Underkjeven hos pattedyr er et enkelt bein. Denne egenskapen er unik for pattedyr; alle andre virveldyr har mer enn ett bein på hver side av kjeven. Mellomøret i pattedyret inneholder tre bein, inkludert stigbøylen (stapes), ambolten (incus) og hammeren (malleus). I løpet av den tidlige utviklingen av pattedyr var disse beinene en del av kjeven, men de byttet jobb og ble en del av hørselsfunksjonen i stedet.
Fire-kammeret hjerte og membran
Pattedyr har fire kamre i hjertet. Hos pattedyr kurver hjertearterien til venstre når de forlater hjertet og blir aortabuen. Denne hovedarterien kurver til høyre hos fugler, og alle andre virveldyr har mer enn en hovedarterie. Bare pattedyr har en membran: et ark med muskler og sener som skiller kroppshulen. Hjerte og lunger befinner seg i en øvre del av kroppshulen, og leveren, magen, nyrene, tarmene og reproduktive organene er i den nedre delen.
Komplekse hjernefunksjoner
Pattedyrs hjerner er større enn andre dyr. Dette gjelder spesielt lillehjernen, den delen av hjernen som styrer hukommelse og læring. Pattedyrs hjerner har også en unik region i hjernen som kalles en neocortex. Neocortex fungerer som hjerneområdet som håndterer sensorisk oppfatning, motoriske kommandoer og romlig resonnement. Bevisst tanke og menneskespråk blir også bearbeidet i nybarken.