Zeven belangrijke kenmerken onderscheiden de 4.500 unieke soorten zoogdieren van andere dieren. Zoogdieren ademen lucht in, warmbloedig en hebben een ruggengraat, maar deze eigenschappen alleen onderscheiden ze niet van alle andere dieren. Zoogdieren zijn uniek in staat om hun lichaamstemperatuur te reguleren via hun metabolisme en zweetklieren.
Zoogklieren

Met uitzondering van enkele primitieve zoogdieren - zoals een vogelbekdier - Monotremes, bevallen zoogdieren om jong te leven. Vrouwelijke zoogdieren produceren melk met water, koolhydraten, vet, eiwitten, mineralen en antilichamen die voeding bieden aan hun jongen. Melk wordt geproduceerd door borstklieren, die de klasse van dieren definieert, waardoor het de naam "zoogdier" krijgt.
Undercoat en Guard Hair

Alle zoogdieren bezitten haar gedurende ten minste een deel van hun levenscyclus. Haarzakjes hebben zenuwuiteinden die reageren op aanraking, wat bijdraagt aan het bewustzijn van het zoogdier van zijn omgeving. Een vacht wordt een pelage genoemd en beschermt zoogdieren tegen de omgeving. Er zijn twee belangrijke soorten pelage: ondervachtharen zijn kleine korte haren die een dichte isolatielaag bieden, en beschermharen zijn langer en bieden kleur en bescherming tegen de elementen.
Kaak- en oorbotten

De onderkaak bij zoogdieren is een enkel bot. Deze eigenschap is uniek voor zoogdieren; alle andere gewervelde dieren hebben meer dan één bot aan elke kant van de kaak. Het zoogdierooroor bevat drie botten, waaronder de stijgbeugel (stapes), aambeeld (incus) en hamer (malleus). Tijdens de vroege evolutie van zoogdieren maakten deze botten deel uit van de kaak, maar ze veranderden van baan en werden in plaats daarvan een deel van de gehoorfunctie.
Vierkamer hart en middenrif

Zoogdieren hebben vier kamers in hun harten. Bij zoogdieren buigt de hoofdslagader van het hart naar links bij het verlaten van het hart en wordt de aortaboog. Deze hoofdslagader buigt naar rechts bij vogels en alle andere gewervelde dieren hebben meer dan één hoofdslagader. Alleen zoogdieren hebben een diafragma: een vel spierweefsel en pees dat de lichaamsholte scheidt. Hart en longen bevinden zich in een bovenste gedeelte van de lichaamsholte en de lever, maag, nieren, darmen en voortplantingsorganen bevinden zich in het onderste gedeelte.
Complexe hersenfuncties

Zoogdierhersenen zijn groter dan andere dieren . Dit geldt met name voor het cerebellum, het gedeelte van de hersenen dat het geheugen en het leren regelt. Zoogdierhersenen hebben ook een uniek hersengebied dat een neocortex wordt genoemd. De neocortex fungeert als het gebied van de hersenen dat sensorische perceptie, motorische commando's en ruimtelijk redeneren afhandelt. Bewust denken en menselijke taal worden ook verwerkt in de neocortex.