1. Vücutları genel olarak belirli zaman aralıklarında dökülen kıllarla kaplıdır. Derilerinde ter, yağ, koku ve süt bezleri gibi çeşitli salgı bezleri bulunur. Bazı memelilerin vücut ve kuyruk kısımlarında sürüngenlerinkine benzeyen pullar vardır.
2. Balinalar (Cetacea) ve Deniz inekleri (Sirenia) gibi deniz memelileri dışında kalanlarda dört üye vardır. Bu deniz memelilerinde arka üyeler kaybolmuştur. Her bir üyede 5 veya daha az sayıda parmak bulunur. Gerek üyeler ve gerekse parmaklar çeşitli yaşam biçimlerine göre, örneğin, yürümek, koşmak, tırmanmak, yüzmek, uçmak ve kaçmak gibi görevleri yerine getirecek şekiller kazanmışlardır. Parmak uçlarında boynuz yapısında tırnak ve toynaklar, parmak altlarında ise etli yastıklar mevcuttur.
3. İskelet iyi bir şekilde kemikleşmiştir. Kafataslarında 2 oksipital kondil, boyunlarında 7 tane omur bulunur. Kuyrukları uzun ve hareketlidir.
4. Her iki çenede de mevcut olan dişlerin kök kısımları çukurluklar içerisine gömülüdür. Dişler beslenme durumlarına göre çeşitli şekiller gösterir. Bazılarında dişler bulunmaz. Dilleri çoğunlukla hareketlidir. Gözlerinde hareketli göz kapakları, kulaklarında etli bir dış kulak kısmı bulunur.
5. Kalpleri 2 kulakçık ve 2 karıncık olmak üzere 4 odacıklıdır. Kuşların tersine bunlarda yalnız sol aort kökü bulunmaktadır. alyuvarları yuvarlak ve çekirdeksizdir.
6. Solunumları yalnız akciğerlerle olur. Larinkste ses çıkarmaya yarayan ses telleri bulunur. Kalp ve akciğerlerin yer aldığı göğüs boşluğunu karın boşluğundan ayıran ve diyafram adı verilen kaslı bir bölme vardır. Böyle bir yapı memeliler dışında hiç bir hayvan grubunda görülmez (kuşlardaki bölme kaslı değildir).
7. Vücut sıcaklığı sabittir ve çevre koşularına bağlı olarak değişiklik göstermez (Homoiothermus). Vücut sıcaklığı metabolizma sonucunda sağlanır (endeterm). Vücut üzerinde bir kıl örtüsünün varlığı, deri altında vücudu saran bir yağ tabakasının bulunması ve kirli kan ile temiz kan dolaşımının birbirlerinden tümüyle ayrılmış olması, vücut sıcaklığının değişmezliğini sağlayan özelliklerinden bazılarıdır.
8. Sidik keseleri vardır ve boşaltım maddesi sıvı haldedir.
9. Beyinleri gelişmiş, cerebrum ve cerebellum kısımları oldukça büyüktür. Beyinden 12 çift sinir çıkar.
10. Erkeklerinde bir kopulasyon organı (penis) mevcuttur. Testisleri genellikle karın boşluğu dışında yer alan ve scrotum adı verilen torbalar içerisinde bulunur. Yumurtaları küçük ve kabuksuzdur. Yumurtanın gelişmesi yumurta kanalı (ovidukt)'nın değişmesiyle meydana gelen döl yatağında (uterus) tamamlanır. Amnion, korion ve allantois gibi embriyonik zarlar mevcuttur. Genellikle embriyoyu uterusa bağlayarak onun beslenmesini ve solunumunu sağlayan bir plasenta bulunmaktadır. yavrular doğumdan sonra dişi hayvanın süt bezlerinden salgılanan süt ile beslenir.

-Memeliler sürüngenlerden meydana gelmiş olmalarına karşın onlardan bir çok yapısal farklılıklar gösterirler. Bu farklılıkların en önemlileri şunlardır:
11. Memelilerde vücut örtüsü olarak pullar yerine kıllar bulunur. Yalnız bazı memelilerin vücutlarında ve kuyruk bölgelerinde sürüngenlerden kalma bir özellik olarak hala pullar mevcuttur.
12. Memelilerin kafatasında iki oksipital kondil bulunur (sürüngenlerde bir tane) ve beyin kutusu daha büyüktür.
13. Memelilerde göğüs boşluğu ile karın boşluğunu birbirinden ayıran kaslı bir diyafram vardır
14. Memelilerde alt çene kemiği bir parça halindedir (sürüngenlerde çok sayıda).