Tất cả các loài động vật có vú đều có lông che phủ ít nhất một phần cơ thể, nuôi dưỡng con non thông qua các tuyến vú và có trái tim bốn ngăn, vạm vỡ. Tất cả các loài động vật có vú cũng có ba xương tai trong: tai, xương bàn đạp và xương bàn đạp, và hàm dưới làm bằng một xương duy nhất. Tất cả các loài động vật có vú đều là động vật có xương sống, có nghĩa là chúng có xương sống và chúng đều là loài máu nóng, có nghĩa là chúng có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ cơ thể của mình.
Thực tế là động vật có vú máu nóng khiến chúng có thể sống ở hầu hết các vùng khí hậu trên Trái đất. Cơ thể của chúng có khả năng duy trì nhiệt độ bên trong không đổi bất kể môi trường xung quanh. Việc duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định đòi hỏi rất nhiều năng lượng, vì vậy động vật có vú có xu hướng ăn nhiều khẩu phần.
Động vật có vú cái sản xuất sữa cho con non của chúng và sữa này được tiết ra qua các tuyến vú. Hầu hết, nhưng không phải tất cả, động vật có vú có tuyến vú được bao bọc trong núm vú. Thú mỏ vịt và echidna không có núm vú, thay vào đó chúng tiết ra sữa từ các ống dẫn chuyên biệt trong cơ bụng của chúng. Sản xuất sữa cho phép động vật có vú dành nhiều thời gian hơn cho con non và dạy chúng cách sinh tồn.
Động vật có vú là lớp động vật duy nhất trên Trái đất có lông. Một số loài động vật có vú được bao phủ hoàn toàn bằng lông, trong khi những loài khác, chẳng hạn như cá voi, chỉ có những mảng lông thưa thớt. Tóc giúp động vật có vú điều chỉnh nhiệt độ cơ thể bằng cách tạo ra một lớp cách nhiệt giữa cơ thể chúng và môi trường bên ngoài.
