Τα θηλαστικά αποτελούν την πιο πρόσφατη εξελικτικά ομάδα των σπονδυλόζωων. Το σώμα τους καλύπτεται από τρίχες, ένα γνώρισμα που δεν απαντά σε καμιά άλλη ομάδα ζώων. Διαθέτουν, επίσης, μηχανισμούς ρύθμισης της θερμοκρασίας του σώματος, οι οποίοι ελέγχονται από τον εγκέφαλο και από ιδρωτοποιούς αδένες. Η κύηση πραγματοποιείται εσωτερικά στο σώμα της μητέρας, με το οποίο το έμβρυο είναι συνδεδεμένο και παίρνει τα απαραίτητα συστατικά έως τη γέννηση του. Τα θηλαστικά παρουσιάζουν πολλές μορφολογικές προσαρμογές και εκμεταλλεύονται όλα τα διαθέσιμα ενδιαιτήματα, στη στεριά, στον αέρα και στο νερό. Ο αριθμός τους ξεπερνά τα 5.400 είδη, τα οποία κατανέμονται σε 1.229 γένη.
Διακρίνονται σε τάξεις, με πιο πολυάριθμη σε αριθμό ειδών τα τρωκτικά (Rodentia) που περιλαμβάνουν περισσότερα από 2.270 είδη, μεταξύ των οποίων συγκαταλέγονται οι σκίουροι, οι κάστορες, οι ποντικοί και οι αρουραίοι. Στην πλειονότητά τους, τα τρωκτικά είναι σποροφάγα, υπάρχουν όμως και εντομοφάγα και παμφάγα είδη. Τα περισσότερα ζυγίζουν λίγα μόλις γραμμάρια, ενώ το μεγαλύτερο τρωκτικό (Capybara) φθάνει τα 40 κιλά.
Τα χειρόπτερα (νυχτερίδες) περιλαμβάνουν περίπου 1.120 είδη και διακρίνονται σε μεγαχειρόπτερα και μικροχειρόπτερα. Η μεμβράνη που συνδέει τα άκρα και την ουρά τους παρέχει τη δυνατότητα της πτήσης, ενώ τα περισσότερα είδη έχουν την ικανότητα να πετάνε τη νύχτα, μέσω ενός συστήματος ηχοεντοπισμού με υπέρηχους. Παρά τις προσαρμογές τους για την κατάκτηση του αέρα, οι νυχτερίδες δεν εμφανίζουν μεγάλες ανατομικές διαφορές από τα υπόλοιπα θηλαστικά. Το σύνολο των ειδών της Ευρώπης είναι νυκτόβια και τρέφονται με έντομα.
Τα εντομοφάγα θηλαστικά περιλαμβάνουν 500 περίπου είδη και διαχωρίζονται σε τρεις τάξεις (Afrosoricida, Erinaceomorpha και Soricomorpha). Είναι από τις αρχαιότερες εξελικτικές γραμμές στον κλάδο των θηλαστικών. Στην Ευρώπη αντιπροσωπεύονται από τους σκαντζόχοιρους, τις μυγαλές και τους ασπάλακες. Οι μυγαλές είναι μικρόσωμα ζώα που συχνά συγχέονται με τα ποντίκια. Η μύτη τους βρίσκεται στο άκρο ενός προτεταμένου ρύγχους και η όρασή τους δεν είναι ιδιαίτερα οξεία. Όλα τα είδη εντομοφάγων τρέφονται με ασπόνδυλα και κυρίως με έντομα.
Τα λαγόμορφα (Lagomorpha) περιλαμβάνουν τους λαγούς και τα κουνέλια, είδη με χαρακτηριστικά πίσω πόδια και κοντή ουρά. Σε αυτά συγκαταλέγονται περίπου 90 είδη, όλα φυτοφάγα.
Τα σαρκοφάγα (Carnivora) περιλαμβάνουν 290 είδη και, όπως υποδηλώνει το όνομά τους, είναι κυνηγοί. Εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία μορφών και μεγεθών, ενώ το βάρος τους μπορεί να κυμαίνεται από μερικές δεκάδες γραμμάρια έως κάποιες εκατοντάδες κιλά. Ορισμένα από τα πιο γνωστά θηλαστικά της Ελλάδας, όπως η αρκούδα, ο λύκος και το τσακάλι ανήκουν στα σαρκοφάγα. Λόγω των συνηθειών τους, εμπνέουν τον φόβο, αλλά και τον θαυμασμό. Αρκετά είδη έχουν καταδιωχθεί από την αρχαιότητα από τον άνθρωπο, με αποτέλεσμα σήμερα να απειλούνται με εξαφάνιση.
Τα αρτιοδάκτυλα (Artiodactyla) περιλαμβάνουν 240 είδη, τα οποία αποτελούν το 93% των αρτίγονων οπληφόρων. Τα υπόλοιπα εντάσσονται στα περισσοδάκτυλα (άλογο, γάιδαρος κ.λπ.). Τα αρτιοδάκτυλα είναι κυρίως φυτοφάγα, όπως το ελάφι, το ζαρκάδι και το αγριόγιδο ή και παμφάγα, όπως το αγριογούρουνο.
