Mamalia termasuk kelompok hewan bertulang belakang (Vertebrata) yang memiliki berbagai karakteristik khas sehingga mudah dibedakan dari kelompok hewan lainnya. Salah satu ciri yang paling menonjol adalah permukaan tubuhnya yang ditutupi oleh rambut atau bulu. Rambut tersebut berfungsi sebagai pelindung tubuh, membantu mempertahankan suhu tubuh agar tetap stabil, serta berperan sebagai alat peraba pada beberapa spesies. Selain itu, mamalia memiliki kelenjar mammae atau kelenjar susu yang hanya berkembang sempurna pada individu betina. Kelenjar ini menghasilkan air susu yang digunakan sebagai sumber nutrisi utama bagi anak setelah dilahirkan.
Ciri khas lainnya adalah adanya daun telinga (pinna) yang berfungsi menangkap gelombang suara sehingga kemampuan pendengarannya menjadi lebih baik. Struktur gigi mamalia juga bersifat heterodont, yaitu terdiri atas beberapa jenis gigi seperti gigi seri, gigi taring, gigi geraham depan, dan gigi geraham belakang. Masing-masing jenis gigi memiliki bentuk dan fungsi yang berbeda sesuai dengan jenis makanan serta kebiasaan makan setiap spesies.
Dalam sistem pernapasan, mamalia menggunakan paru-paru sebagai organ utama untuk pertukaran gas. Proses inspirasi dan ekspirasi dibantu oleh otot diafragma yang memisahkan rongga dada dan rongga perut sehingga proses pernapasan berlangsung lebih efisien. Sistem peredaran darahnya tergolong sempurna karena memiliki jantung yang tersusun atas empat ruang, yaitu dua serambi dan dua bilik, sehingga darah yang kaya oksigen tidak bercampur dengan darah yang miskin oksigen. Sebagian besar mamalia berkembang biak secara vivipar atau melahirkan anak.