哺乳动物的自主神经系统十分发达，其主要功能是调节内脏活动和新陈代谢过程，保持体内环境的平衡。自主神经系统可分为交感神经系统和副交感神经系统。交感神经系统包括起源于脊髓胸腰段并通过交感神经链而分布到内脏器官的神经纤维。副交感神经系统由部分脑神经、动眼神经、面神经、舌咽神经、迷走神经与起源于脊髓荐部的神经所组成。交感神经与副交感神经对内脏器官的作用是拮抗的，也就是说绝大多数内脏器官受到交感神经和副交感神经的双重支配，例如刺激心交感神经使心搏加速，刺激迷走神经（副交感）使心搏减慢。
哺乳动物的感官概述
哺乳动物靠高度发达的感官来发现食物，躲避敌害，以及寻找合适的栖息环境，同时也是种类间通讯联系和一系列行为反应不可分的器官。当然，并非所有的类群感官都达到高度发展，有些种类在许多方面处于退化状态，而在某一方面却高度特化。如哺乳类中视力退化的某些种类，快速运动时，还发展了特殊的高、低频声波脉冲系统，借听觉和声波回音来定位，蝙蝠即以高频声波回声定位，海豚以高频及低频两种水内声波回声定位。这在仿生学研究中有重要意义。
哺乳动物的感官高度发达，主要体现在它们的视觉、听觉和嗅觉构造的完善。
一、嗅觉
哺乳动物多数具有扩大的鼻腔和发达的鼻甲骨，嗅觉灵敏。如食肉类、偶蹄类和啮齿类嗅觉相当发达。但鲸类、灵长类脑的嗅觉部分不发达，故其嗅觉不灵敏，海豚和鼠海豚则缺乏嗅觉器官。
二、视觉
哺乳动物的视觉器官与大多数羊膜动物相似。多数哺乳类的眼球发育良好，但一些地下生活的食虫类、啮齿类和鲸类眼球则极度退化，甚至有些种类只保持区别亮与暗的能力。总的来说，哺乳类对光波的感觉灵敏，但对色觉的感受力差，这与大多数的兽类均为夜间活动有关。灵长目的辨色能力及对物体大小和距离的判断均较准确。
哺乳动物的内分泌系统
哺乳动物的内分泌系统极为发达。由散在身体各处的内分泌腺体组成，包括垂体、甲状腺、副甲状腺、肾上腺、胰岛腺、胸腺和性腺等。它们所分泌的不同激素，有着不同的作用，彼此间也有一定的关联，共同组成一个内分泌系统。
哺乳动物的生殖概述哺乳动物生殖系统的主要特征是：雌性动物的两个卵巢都有机能，卵在输卵管内受精，胚胎在子宫内充满液体的羊膜囊中发育，胚胎发育所需营养来自母体胎盘血液。
一、雄性生殖腺
哺乳类的雄性生殖腺为一对睾丸，其位置常因种类的不同而异。多数种类的睾丸在繁殖期有移位或下降现象。除单孔目动物象、犀牛等的睾丸终生留在腹腔内以外，绝大多数哺乳动物的睾丸，在胚胎时便从腹腔经腹股沟下降到腹腔外的阴囊内。
睾丸的移位可归纳为三个类型：一为腹腔型睾丸。睾丸不发生位置变化，位于肾脏后方，如单孔目、长鼻目、蹄兔目、海牛目和食虫目部分科的动物。二为腹股沟型睾丸。睾丸移至腹股沟内，如刺猬科、鳞甲目、管齿目、海豹科、貘科和小蝙蝠亚目。三为阴囊型睾丸。睾丸移到一个呈悬垂状或不呈悬垂状的阴囊内，如反刍动物、灵长目及大多数的有袋目为悬状的阴囊；啮齿目、免形目、食肉目、马科、猪科、海狗科、大蝙蝠亚目等为不呈悬垂状的阴囊。
睾丸是由众多的曲细精管构成，是产生精子的器官。曲细精管间具有间质细胞，能分泌雄性激素。与曲细精管输出小管相连接的附睾，其管壁细胞分泌弱酸性黏液，以保证精子存活的适宜条件。附睾下端与输精管相连，输精管下端达于尿道。精液经尿道、阴茎通体外。此外，精囊腺、前列腺、尿道球腺是重要的附属腺体，它们的分泌物是构成精液的主体，并能促进精子的活性。其中前列腺分泌的前列腺素可促进子宫收缩，有助于受精。阴茎为交配器官，主要由海绵体构成，尿道贯行其中。
二、雌性生殖腺
哺乳动物的雌性生殖腺为一对卵巢，其表层为生殖上皮，内有生殖上皮产生的处于不同发育时期的滤泡，每个滤泡内含有一个卵细胞，其外有滤泡液，含有雌性激素，卵成熟滤泡破裂，卵及卵泡液即排出。其他残余的滤泡即萎缩，由一种黄色细胞所充满，成为黄体，可分泌激素，促进子宫和乳腺发育，为妊娠做好准备。成熟的卵排出后进入输卵管前端的开口，在输卵管上段完成受精后，沿输卵管下行达于子宫，受精卵即附着于子宫壁上进行发育。子宫经阴道开口于体外。哺乳类子宫有多种类型，有的为原始的双子宫，如兔形目、啮齿目和蹄兔目；有的为双分子宫，如鲸目；有的为双角子宫，如食虫目、鳞甲目、食肉目、海牛目、长鼻目、奇蹄目、偶蹄目、翼手目及灵长目的部分种类；还有一种为两个子宫完全愈合为一的单子宫，如翼手目及灵长目的部分种类。这些不同类型子宫的发展所形成的趋势，是由原始的双子宫向单子宫发展，单子宫的产仔数目通常较双子宫的少。
哺乳动物的分类
早期的兽亚纲包括对齿兽目、完兽目和蜀兽目等，这些早期的兽亚目成员可能已经是胎生的哺乳动物，其繁殖习性可能类似现代的有袋类，但它们比有袋类更加原始，尚保留一些进步爬行动物的特征。其中对齿兽目和完兽目代表最原始的兽亚纲成员，并入祖兽下纲，蜀兽以我国四川侏罗纪的蜀兽为代表，是一个独特的类群，单列为阴兽下纲。兽亚目的现存代表后兽下纲（有袋类）和真兽下纲（有胎盘类）均出现于白垩纪，早期的有袋类为类似现在美洲的负鼠的小型食虫性动物，化石发现得不多，但在史前的分布远比现代广泛。最早的有袋类化石发现于北美洲，在白垩纪可能在北方大陆各地都有分布，但是后来则在北方大陆，直到南北美洲再次相连后真正的负鼠才再次进入北美洲。最早的真兽类是与现在的食虫目非常类似的动物，过去曾列为食虫目的一个类群，称为原真兽类。原真兽类现在已经不属于食虫目，成为一些早期真兽类的泛称，可能包括其他各类真兽的祖先。在恐龙灭绝后，真兽类在大部分地区进化迅速，到始新世就已经达到全面繁盛，陆地上再次出现仅次于大型恐龙的巨兽，并且已经开始向海洋和天空进军了，其中在海洋中产生了历史上最巨大的动物。后兽在北方大陆没落，而在大洋洲和南美洲等南方大陆则取得优势，和其他地区的真兽类平行进化。
新生代是哺乳动物统治大地的时代，在进入新生代后不久，哺乳动物就迅速分化。新生代的第三纪可以分为老第三纪和新第三纪两段时期，老第三纪包括古新世、始新世和渐新世，新第三纪包括中新世和上新世。哺乳动物中除了少数的目在中生代就已经出现外，其余各目都是在老第三纪出现的，其中始新世可以说是早期哺乳动物的全盛时期，此时生活在地球上的哺乳动物的目比其他任何时期都多，而不少早期的目只生活于老第三纪，生活于新第三纪的各目中除少数外都是现代尚未灭绝的目。
新生代初期诞生的哺乳动物中最重要的是踝节目。踝节目可能直接起源于原真兽类，是有蹄类中最原始，最一般化的类群，其中包括很多其他动物类群的祖先，其中多数为植食性或杂食性，也有一些为肉食性。踝节目中最早的代表是出现于古新世早期的熊犬科。熊犬是最早最原始的踝节类，为小型杂食动物，原本置于肉齿目（古食肉目），后改置于踝节目，并认为很可能是其他有蹄类的祖先类型。最著名的踝节目动物为中兽科，中兽科与熊犬科一样原本置于肉齿目而后改置于踝节目，也有人将中兽从踝节目分出而单置一目。中兽可能是鲸类的祖先或者和鲸类有共同祖先，与偶蹄类也可能有一定的亲缘关系，其中有些种类的体型非常巨大，如安氏中兽是陆地上生存过的体型最大的肉食哺乳动物。我国的中兽化石非常丰富。其他的踝节目动物包括伪齿兽科、豕齿兽科、新月兽科、褶边兽科和双阱兽科，多是些植食性动物，其中可能包括后期所有有蹄类的祖先，也有人将踝节目拆散而将不同有蹄类的祖先类型归入不同的类别。
