Внутренние органы млекопитающих будут подробны рассмотрены тут; здесь же мы дадим лишь общую характеристику внутреннего строения животных этого класса.

Скелет подразделяется на череп, позвоночник, пояса конечностей и кости самих конечностей. Череп устроен проще по сравнению с черепом пресмыкающихся и состоит из мозговой коробки, защищающей головной мозг, и лицевой части, включающей сросшуюся с черепом верхнюю челюсть и нижнюю челюсть, сочленяющуюся с чешуйчатой костью.

В лунках (альвеолах) на челюстях находятся зубы: резцы, клыки, предкоренные и коренные. Разные типы зубов выполняют различную функцию (так, клыки разрывают добычу, а коренные зубы измельчают и перетирают пищу). В течение жизни все зубы, кроме коренных, сменяются один или несколько раз. Первым шейным позвонком (атлантом) череп крепится к позвоночнику.

Позвоночник состоит из шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового отделов. Позвонки (кроме крестового отдела) соединяются, оставаясь свободными, что обеспечивает гибкость тела. Рёбра образуют вместе с грудиной грудную клетку, защищающую сердце и лёгкие. Пояс передних конечностей состоит из парных лопаток и ключиц; вороньи кости пресмыкающихся превратились у млекопитающих в отростки лопаток. К лопаткам присоединяются плечевые кости, а к ним – кости предплечья (локтевые и лучевые). Заканчиваются передние конечности кистью. Пояс задних конечностей (таз) состоит из сросшихся между собой и с крестцовыми позвонками седалищных, лобковых и подвздошных костей. Скелет каждой из задних конечностей состоит из бедра, костей голени (большой и малой берцовых) и стопы.

Мускулатура развита хорошо. Большое количество различных по назначению мышц обеспечивает сложные движения млекопитающих.

Млекопитающие дышат лёгкими. Воздух в них попадает через ротовую полость или нос, далее через гортань, трахеи и бронхи. Сами лёгкие состоят из лёгочных пузырьков – альвеол; благодаря этому значительно увеличивается поверхность газообмена. Роль кожного дыхания очень невелика.

Механизм дыхания связан с изменением объёма грудной клетки в результате движения рёбер и диафрагмы (перегородки, разделяющей грудную и брюшную полости). Чем меньше размеры тела, тем больше совершается дыхательных движений.

Замкнутая система кровообращения состоит из большого и малого кругов. По малому кругу кровь движется к лёгким и от них; по большому кругу кровь разносится к голове, внутренним органам и конечностям. В четырёхкамерном сердце, состоящем из двух предсердий и двух желудочков, артериальная и венозная кровь полностью разделены. Частота сердечных сокращений зависит от интенсивности обмена веществ и может составлять десятки и сотни ударов в минуту. Эритроциты в зрелом состоянии лишены ядер, что увеличивает количество переносимого ими кислорода. Благодаря совершенной системе кровообращения и шерстяному покрову млекопитающие способны поддерживать постоянную температуру тела: 36–38 °C.

Защитные функции организма возлагаются на кровь и иммунную систему, состоящую из лимфатических желёз и большого количества лимфатических протоков.

Пищеварительный тракт начинается ротовой полостью. В ней расположен язык, который помогает перемещать пищу во рту и заглатывать её, и зубы. Их число и форма зависит от того, какой пищей питается животное. Протоки слюнных желёз, открывающиеся в ротовую полость, выделяют слюну, смачивающую пищу.

Из ротовой полости по пищеводу пища попадает в желудок, иногда разделённый на несколько отделов. В желудке и в следующем после него кишечнике пища переваривается, питательные вещества всасываются в кровь. Непереваренные остатки через прямую кишку и анальное отверстие выходят наружу.

Органы выделения – парные почки, находящиеся в брюшной полости. Мочеточниками они соединяются с мочевым пузырём; в нём накапливается моча. У зверей мочеполовое и анальное отверстия разделены; клоака имеется только у однопроходных.

У млекопитающих функционируют две системы контроля: эндокринная и нервная. Эндокринная система при помощи выделяемых железами гормонов регулирует многие внутренние процессы организма. Нервная система регулирует как внутренние процессы (сердцебиение, перистальтические сокращения желудка и т. п.), так и высшую психическую деятельность. Большие полушария головного мозга покрыты корой, именно в ней происходят основные процессы высшей нервной деятельности. У наиболее высокоорганизованных млекопитающих кора образует извилины и борозды, резко увеличивающие её площадь. Много извилин имеет и мозжечок, обеспечивающий координацию сложных движений.

Степень развития органов чувств зависит от образа жизни млекопитающего. Так, киты не различают запахов, а у обитателя подземных ходов крота недоразвиты глаза.

Наземные млекопитающие обладают очень хорошим, тонким обонянием. Животные по запаху обнаруживают друг друга, получают сигналы опасности, выслеживают добычу. У большинства млекопитающих, особенно тех, которые ведут ночной образ жизни, хорошо развит слух; этому способствуют подвижные наружные ушные раковины. Длинные волосы (вибриссы, «усы»), расположенные, как правило, возле носа и глаз, помогают животным осязать пространство вокруг себя. У обезьян главным органом осязания являются кончики пальцев. Большого совершенства у млекопитающих достигли глаза.