Ba nhóm động vật có vú chính là loài đơn tính, đẻ trứng bên ngoài; thú có túi, mang con trong túi; và động vật có vú có nhau thai, mang và mang thai bên trong. Con người được xếp vào nhóm động vật có vú có nhau thai. Ví dụ về thú đơn độc và thú có túi lần lượt là thú mỏ vịt và chuột túi.
Số lượng động vật có vú tăng lên sau khi khủng long tuyệt chủng, theo hồ sơ hóa thạch hiện tại. Một hóa thạch được tìm thấy vào năm 1985 có niên đại các đặc điểm của động vật có vú ở động vật thuộc kỷ Jura sớm khoảng 195 triệu năm trước. Trong vòng 10 triệu năm sau khi khủng long tuyệt chủng, các loài động vật có vú sống dưới nước, chẳng hạn như cá voi, và động vật có vú bay, động vật gặm nhấm và động vật linh trưởng, đã tiến hóa. Tính đến năm 2014, có hơn 5.400 tổng số loài động vật có vú. Một số đặc điểm của động vật có vú là bộ não mở rộng và hàm răng đa dạng, nhưng tất cả các loài động vật có vú đều có lông và nuôi dưỡng con non bằng sữa.
