Класс млекопитающих разделяется на два подкласса: первозвери и настоящие звери. К первому подклассу относятся яйцекладущие млекопитающие, в настоящее время представленные отрядом однопроходных (клоачных). Это единственные на сегодняшний день млекопитающие, откладывающие яйца и имеющие клоаку, в которую впадают кишечник и мочеполовое отверстие. Строение костей черепа, плечевого пояса конечностей, устройство глаз и органов обоняния сближает их с пресмыкающимися. Сосков нет; примитивные трубчатые молочные железы открываются наружу многочисленными отверстиями. Яйца вынашиваются в специальной сумке (ехидны) или высиживаются в гнезде (утконос). Яйцекладущие теплокровны, однако при температуре воздуха ниже 26° их собственная температура тела понижается.

Отряд однопроходных разделяется на два семейства: утконосы и ехидны; 5 видов. Передняя часть головы утконоса вытянута в плоский «клюв», покрытый мягкой кожей. Спина ехидн покрыта острыми иглами. Клоачные сохранились только в Австралии, Тасмании и Новой Гвинее; все они охраняются государством.

Настоящие звери живородящи. Подкласс делится на два надотряда: сумчатые и плацентарные. Первый надотряд представлен единственным отрядом сумчатых. Это наиболее примитивные из существующих ныне живородящих млекопитающих. Настоящая плацента у всех, кроме сумчатых барсуков, отсутствует. Детёныши рождаются недоразвитыми, длиной до 3 см и сразу после рождения помещаются в сумку, образованную кожной складкой. Там же находятся соски молочных желёз. Головной мозг примитивен. В остальном сумчатые мало отличаются от настоящих зверей. Длина тела сумчатых составляет от 4 (сумчатые мыши) до 160 см (серый кенгуру).

По разнообразию адаптаций сумчатые не уступают плацентарным. Среди них имеются лазающие, прыгающие, бегающие, роющие и даже летающие (планирующие) формы. Питаются животной и растительной пищей; многие всеядны. Многие сумчатые (сумчатый волк, сумчатая летяга, сумчатый тушканчик) внешним видом напоминают плацентарных млекопитающих; это типичный пример конвергенции.

Наиболее примитивные из этих животных – опоссумы; в меловом периоде от них произошли все остальные семейства. Постепенно сумчатые, обитавшие первоначально в Северной Америке, заполнили весь земной шар, однако в Европе и других материках Старого света они вымерли в миоцене. В настоящее время сумчатые обитают в Австралии, Новой Гвинее и Америке. Кенгуру и коала стали символами Австралии. 9 семейств (опоссумовые, хищные сумчатые, сумчатые муравьеды, бандикутовые, сумчатые кроты, ценолестовые, поссумовые, вомбатовые, кенгуровые), 260 видов. По новейшим данным в отряде сумчатых прослеживаются семь чётких эволюционных линий, позволяющих разделить эту группу животных на семь отрядов: опоссумовые, малобугорчатые (ценолестовые), чилийские опоссумы, хищные сумчатые (сумчатые волки, сумчатые муравьеды и настоящие хищные сумчатые), бандикутообразные (бандикутовые и кроличьи бандикуты), сумчатые кроты, высшие сумчатые (коаловые, вомбатовые, поссумовые, поссумы-пигмеи, поссумы-медоеды, сумчатые летяги, кенгуровые); как следствие, возрастает и количество семейств. Численность многих видов сокращается, в частности, из-за акклиматизации плацентарных млекопитающих; эти виды охраняются человеком.

Плацентарные млекопитающие – это 18 (по другим системам, 17–25) отрядов: насекомоядные, шерстокрылые, рукокрылые, приматы, неполнозубые, панголины, зайцеобразные, грызуны, китообразные, хищные, ластоногие, трубкозубы, хоботные, даманы, сирены, непарнокопытные, мозоленогие, парнокопытные. Все они произошли от насекомоядных млекопитающих.

Неполнозубые обитают в саваннах и тропических лесах Центральной и Южной Америки, ведя ночной образ жизни. Они отличаются тем, что их зубы не дифференцированы, а также лишены эмали и корней; у муравьедов зубов нет совсем. Тело длиной 12–120 см покрыто шерстью; у броненосцев верхняя часть головы, туловища и хвоста покрыта панцирем из подвижно соединённых костных и роговых пластин. Питаются мелкими животными, а также растительной пищей. 3 современных семейства: броненосцевые, муравьедовые, ленивцевые; 30 видов. Многие из них являются объектом охоты (ради мяса). Среди ископаемых неполнозубых известны гигантские формы (например, шестиметровые мегатерии – гигантские ленивцы).

Панголины, или ящеры – ещё одна крайне своеобразная группа млекопитающих. Тело длиной 30–80 см, за исключением морды, брюха и внутренней поверхности ног, покрыто крупными ромбическими чешуями. Зубы частично или полностью отсутствуют, зато в ороговевшем желудке имеется складка с роговыми зубами. Длинный язык, которым панголин ловит муравьёв и термитов, покрыт клейкой слюной. Ведут наземный и древесный ночной образ жизни; при опасности сворачиваются в клубок. Панголины населяют саванны и тропические леса Юго-Восточной Азии, Экваториальной и Южной Африки; 7 видов. Численность этих животных снижается из-за охоты на них ради мяса, обладающего якобы лечебными свойствами.

Единственный вид отряда трубкозубов ведёт ночной образ жизни в безлесных пространствах Африки к югу от Сахары. Днём трубкозубы спят в норах глубиной до 3 м. Длина тела 1–1,5 м, масса – 50–70 кг. Лицевая часть головы вытянута в длинную трубку. Зубы лишены эмали, клыки и резцы отсутствуют. Трубкозубы питаются термитами и муравьями, которых собирают длинным языком. Численность сокращается из-за охоты на них со стороны человека.