Melegvérek
A Mammalia osztály tagjai – mint a madarak – melegvérek. Ez azt jelenti, hogy képesek testhőmérsékletüket szabályozni, így nagyon eltérő éghajlatokban élhetnek és vadászhathatnak – a sarkmedvétől az északi sarkvidékig a fenekrökahézig a Szahrában. Evolúciós szempontból a melegvéresség a triász kori, rágcsálóhoz hasonlító ősök öröksége, akik éjszaka vadásztak, amikor a ragadozók kevésbé fenyegettek.
Szőrzet
Minden emlősnek van valamilyen fejlődési szakaszában szőrzet. A szőr hőszigetelőként működik, segítve a melegvérek állandó testhőmérséklet fenntartásában. Mivel a meleg tartása nagy energiát igényel, sok emlős teljes testet borító szőrzetbe burkolódik. Néha a szőrzet minimális és átmeneti. Például a delfinkiskák bajuszzal születnek, ami segít érezni az anyjukat és megtalálni a tejforrást szoptatás közben. A bajusz néhány nap után kihullik.
Zsírrép (Hasrép)
A Mammalia az egyetlen osztály, melynek tagjainak teste zsírrépet tartalmaz – egy izomfalat, ami elválasztja a szívet és a tüdőket a májt, a gyomort, a veseket és más szervektől. A melegvéresség által okozott magas energiaszükséglet miatt a szív és a tüdő az evolúció során elkülönült az emlősök testében, hogy segítsenek a nagy mennyiségű levegő feldolgozásában. Az izmos zsírrép szén-dioxid-kiváltóként és oxigén-szállítóként is működik.
Speciális állkapocs- és belfülcsontok
Az emlősök alsó állkapcsa minden oldalon egyetlen csontból áll. Minden más gerinceseknél (gerincvelővel rendelkező állatoknál) az állkapocs oldanként több csontból áll. A háromcsontos középfül – a csengő, az incus és a malleus – is az emlősok sajátja. Ezek a speciális jellemzők azért vannak, mert két csont, ami egykor az állkapocs része volt, a középfül részévé vált, javítva az emlősök hallását az idő múlásával.
Fejlett agy
A Mammalia osztály tagjainak van a legfejlettebb agyuk az állatvilágban. A neocortex – egy kizárólag az emlősokban előforduló agyterület – teszi lehetővé a tudatos gondolkodást és a térbeli érvelést. A fejlett agykapacitás segítette az emlősök domináns állatvá válását az evolúció során. A Discovery.com szerint az emlősök tanulás hajlamának és a tanulás alapján környezetükre reagáló képességük adja az előnyt a génprogramozásra támaszkodó állatok felett.
Mellmirigyek
A mellmirigyek módosult izzadmirigyek, csak az emlősokban előfordulnak, és tejtermelést végeznek izzadás helyett. Mielőtt az emlősbabák képesek lennének más élelmiszerek emésztésére, kizárólag az anyjuk tején élnek. Néhány emlősanyjuk a hasukon lévő foltokon keresztül termel tej, de a több fejlett szoptatószerveket – úgynevezett szíveket – alakított ki. A szoptatási időszakban az anyatej nemcsak táplálja a kiscsitát, hanem az antitestek átadásával építi fel az immunrendszerét is.
Élő utódok
Öt élő emlősfaj – az ikrek (monotremák) – tojásrakók: a kacsőrú emlős és négy tüskésemlősfaj. A többi 5400 faj élőt fogad. Az élőt fogadó emlősök két csoportba sorolhatók. A marsupialisok (zsebemlősök), amik Ausztrália emlősfelein kb. a felét adják, a hasukon lévő zsebekben hordozzák a kiscsitákat. A másik, nagyobb csoport a plazentások, amelyek a méhben, a méhlepény (placenta) keresztül táplálják a kiscsitákat, és a szüléskor a méhlepény is kivándorol a testből.