哺乳动物是指脊椎动物亚门下哺乳纲（学名：Mammalia）的一类用肺呼吸空气的温血脊椎动物，因能通过乳腺分泌乳汁来给幼体哺乳而得名。
按照《世界哺乳动物物种》（Mammal Species of the World）一书在2005年的资料，哺乳纲目前有约5676个（2008版的IUCN红皮书为5488个）不同物种，分布在1229个属，153个科和29个目中，约占脊索动物门的10%，地球所有物种的0.4%。啮齿目（老鼠、豪猪、海狸、水豚等）、翼手目（蝙蝠等）和鼩形目（鼩鼱等）是哺乳动物中物种最多的目。
哺乳动物的身体结构复杂，有区别于其他类群的大脑结构、恒温系统和循环系统，具有为后代哺乳、大多数属于胎生、具有毛囊和汗腺等共通的外在特征。 它们外型多样，小至体长30毫米长有翅膀的凹脸蝠，大至体长33米形同鱼类的蓝鲸。它们有很好的环境适应能力，分布在从海洋到高山，从热带到极地的广泛区域。人类也是哺乳动物的一员。
哺乳动物简称“兽”。古生物学上，已灭绝的哺乳动物译名常带“兽”字，如爪兽、雷兽、中兽等。海生或生长在海边的哺乳动物被称作海兽。
除了哺乳类，有人发现蜘蛛亦能哺乳。
哺乳动物因用乳腺分泌乳汁哺育后代幼体而得名。此名称由瑞典自然学者林奈创造，写作.mw-parser-output .Polytonic{font-family:"SBL BibLit","SBL Greek","EB Garamond","EB Garamond 12","Foulis Greek",Cardo,"Gentium Plus",Gentium,"Theano Didot","GFS Porson","New Athena Unicode",Garamond,"Palatino Linotype","Arial Unicode MS",Arial,"Lucida Grande",Tahoma,"Times New Roman","DejaVu Sans",FreeSerif,sans-serif,serif} Mammalia，来自拉丁语：mamma，意为乳房。
哺乳动物在外在和内在上存在着一些显著的特征，将哺乳动物与其他的脊椎动物区别开来。简单来说，哺乳动物是温血动物，具备毛囊和汗腺，并能给后代哺乳。它们有听小骨，骨骼结构有区别于其它动物的特征，并有独特的循环系统结构。
最早的哺乳动物由似哺乳爬行动物中的兽孔目演化而来。真正的哺乳动物在中生代的三叠纪末期出现，进入新生代后哺乳动物取代恐龙占据生态位优势，演化出今天多样化的哺乳动物种群。
根据目前人类掌握的化石证据，哺乳动物被认为最早出现在2亿多年前的中生代的三叠纪，并于新生代开始繁盛，成为陆地上占支配地位的动物至今。
有化石证据表明在三叠纪中期，一些兽孔目动物的头骨开始产生了许多新特征。爬行动物由多块骨头构成的下颌演变成单块牙骨，牙齿也从单一外形的牙齿演变为根据在口腔内的位置而具备多种形状。颊骨弓变得更为发达以支持咀嚼肌强化的需要。它们身体的骨骼变得轻盈灵活，四肢直立而不是如同原始爬行动物一般向体侧伸展。它们具备发育良好的皮毛，因此可能是恒温动物。可以认为它们是正处在过渡到真正的哺乳动物的过程中的一个阶段。
在约2亿年前的三叠纪晚期，早期的哺乳动物与恐龙几乎在同一时期正式出现了。当时君临陆地的大小恐龙占据了绝大部分的生态位，而早期的哺乳动物的体型微不足道，主要靠昆虫等生息在丛林中的小型猎物维生。到了6600万年前的白垩纪末期，大部分恐龙在白垩纪－第三纪灭绝事件中迅速灭绝，仅有鸟类存活，而哺乳动物也具备恒温特性，帮助它们在低温和黑夜中存活了下来。
在古近纪之前所有的哺乳动物体型很小，尽是一类体长12厘米左右，与老鼠体型相仿的小型捕猎者。进入新生代后恐龙式微，于是哺乳动物得以占据更多的生态位，并迅速演化出具备丰富多样性的成千上万个不同物种来。在5000万年前就出现了早期的蝙蝠和鲸；等到了4000万年前，如今在哺乳纲下面的各个目就都基本出现了。
到了第四纪，哺乳动物已经成为陆地上占支配地位的动物。虽然冰河期让包括猛犸象在内的一批大型的哺乳动物遭到灭顶之灾，但大部分能存活至今的物种一直就没有发生太多变化。
本树状图只绘出了与哺乳动物的演化过程有关的属。 .mw-parser-output table.clade{border-spacing:0;margin:0;font-size:100%;line-height:100%;border-collapse:separate;width:auto}.mw-parser-output table.clade table.clade{width:100%}.mw-parser-output table.clade td{border:0;padding:0;vertical-align:middle;text-align:center}.mw-parser-output table.clade td.clade-label{width:0.8em;border:0;padding:0 0.2em;vertical-align:bottom;text-align:center}.mw-parser-output table.clade td.clade-slabel{border:0;padding:0 0.2em;vertical-align:top;text-align:center}.mw-parser-output table.clade td.clade-bar{vertical-align:middle;text-align:left;padding:0 0.5em}.mw-parser-output table.clade td.clade-leaf{border:0;padding:0;text-align:left;vertical-align:middle}.mw-parser-output table.clade td.clade-leafR{border:0;padding:0;text-align:right}
Adelobasileus（英语：Adelobasileus）
中国尖齿兽属 Sinocodon
摩尔根兽属 Morganucodon
柱齿兽类 Docodonta
巨颅兽属 Hadrocodium
哺乳动物 Mammalia
全世界估计有5500种哺乳动物，约1200属，153科，29目。
现时哺乳动物分为2个亚纲：原兽亚纲（包含卵生的单孔目动物）、兽亚纲（包含胎生的有袋类及胎盘类动物），而有部分人认为一些灭绝的早期哺乳动物，应单列为异兽亚纲。而有胎盘哺乳动物则占据哺乳动物中的绝大多数，六个最大的目下的哺乳动物都属于有胎盘哺乳动物。哺乳纲下的3个最大目分别是啮齿目、翼手目和鼩形目，合并占所有哺乳类动物的60%以上。啮齿目包括鼠类、翼手目包括蝙蝠、鼩形目则包括鼩鼱、鼹鼠及沟齿鼠。四个次最大目则是食肉目（狗、猫、鼬、熊、海豹等），鲸目和偶蹄目，灵长目（包括人类）。
灵长总目
劳亚兽总目
异关节总目
非洲兽总目
澳洲有袋总目
美洲有袋总目
单孔目
哺乳动物是动物界里是多样化程度最高的一类。他们的身体结构应生存环境的需求而高度特化。最大的哺乳动物蓝鲸的体重（150吨）差不多是最小的凹脸蝠（2克）的7000万倍。他们的外形也是千奇百怪。例如长颈鹿进化出了2米多长的脖子和能从嘴里伸出45厘米的舌头；大象有一条像人手一样灵活的鼻子；海豚长得跟鱼一样；蝙蝠像鸟类一样为了在空中飞翔而有一双翅膀。
哺乳动物是动物界物种中分布最为广泛的一类。作为一类恒温动物，他们能在较寒冷的环境里保持活动能力，而汗腺等器官可以帮助他们在炎热的环境里控制体温，故能适应各种不同温度和地形的生存环境。从热带草原上的羚羊到极地的北极熊再到高山上的鼠兔和沙漠中的骆驼，到处可以见到他们的身影。虽然他们主要在陆地上生活，也有一些种类已经适应在陆地以外的环境中生活，如飞行的蝙蝠和在海洋里生存的海豹、海豚等。
荒漠最主要的特点是干旱，此外还会伴有剧烈的昼夜温差和沙尘暴等恶劣的天气，食物匮乏。适应了在荒漠环境生存的哺乳动物演化出了一系列各具特色的生存技能来管理能量和水分、抵抗炎热的气候并进行经常性的迁徙。
草原是开阔的环境，偶尔也会有稀落的树林和灌木生长，一年中的气候基本是干燥的，但也有大规模的季节性暴雨。这些特点让草原哺乳动物演化出了聚集成群落、按季节进行有规律的迁徙的特点。为了躲避天敌，它们要么演化出高速运动的能力，要么挖掘洞道进行穴居。
森林生物是多样性最丰富的自然环境。林地为动物提供丰富的食物资源和隐蔽场所，保护他们不受地面上的捕食者的威胁。在其中生活的哺乳动物也演化出了适应该种环境的特性。
极地和高海拔地区气候寒冷，有的终年被冰雪覆盖，食物匮乏。在这种严酷的条件下，哺乳动物演化出了各种不同的策略来应对。
在水中生活的哺乳动物其身体特征与陆地上的哺乳动物有很大差别。
类似于老鼠一样的基本解剖结构是哺乳动物中最普遍的，可以分为：头部、颈部、较长的身体、具备五指（趾）四肢和尾巴等五个部分。这些基本结构在早期哺乳动物中比较明显，但现代的许多哺乳动物经历了漫长的演化后，解剖结构、大小、形态等都发生了很大的变化。
根据哺乳动物的运动方式不同，他们四肢的外形和内部骨骼的变化很大。用于在陆地上跑跳的腿部，用于在空中飞行的翅膀，用于在水中游泳的鳍状肢等都是根据不同的运动方式而特化的解剖结构。四肢除了运动外还有其他功能，例如猴子和老鼠等的手状肢让他们便于抓握和攀爬，有助于他们进行抓拿物品和梳理毛发等精细的工作。
奔跑的哺乳动物，如马，他们的四肢变长，肢体末端的五趾演变成一个趾，单趾末端被坚硬的角质化蹄包裹，这些演化都有助于提高奔跑时的效率。增大的胸腔为奔跑时肺部能呼吸大量空气提供了保障，拉长了的颈部和头骨为取食地面的草料提供了便利。水生的哺乳动物的身体结构与早期、典型的哺乳动物有着巨大的差异。为了提高在水中前进的速度，他们演化出了流线型的身体，头部和颈部几乎成为一体，四肢变成鳍状或桨状，而海豚等更是完全不存在后肢的骨骼系统，他们的鳍状尾是由肌肉和结缔组织构成的。飞行的哺乳动物如蝙蝠的前肢演化为翅膀，上臂短而前臂和手指却被延长，支撑着由肌肉组织演化来的翼膜。翼膜在强有力的肩部、胸部肌肉的驱动下为长时间飞行提供了可能。一些蝙蝠的翼展甚至比同样体型的鸟类还要大。
哺乳动物的头骨和牙齿具有区别于其它动物的显著特征，也是用来区分不同种哺乳动物的重要依据之一。
哺乳动物的皮肤有两层，毛发是皮肤的附件。外层的上皮不具活性，比较粗糙。外层的皮肤和毛发都是由死细胞的残躯构成的，随着时间的流逝会逐渐脱落更新。内侧的真皮则有各种腺体、毛囊、血管、神经和触觉、温度感受器等。哺乳动物的皮肤具有以下许多重要功能。
典型的哺乳动物是以四足动物常见的四肢行走来在陆地上进行运动的，但物种之间的行走方式也有差异。除了在陆地上行走外，还有在地下挖洞爬行的，在空中飞行的和在水中游泳的等各种非典型的运动方式。
哺乳动物大多具有五感，即视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。按照生存环境的不同，各种哺乳动物的感官能力也有所差异，五官的结构也有所不同。
终生生活在地下的鼹鼠的视力一般都非常差，但它们对震动和触摸非常敏感，以此来感知猎物、危险和同族个体的位置。
哺乳动物的繁殖方式属于有性生殖，极少数的物种如兔子还具备在一定条件下孤雌生殖的能力。哺乳动物的繁殖类型有：卵生、有袋类和有胎盘哺乳动物三种。无论生产方式如何，哺乳动物的母亲都会给出生后的幼体哺乳，直到幼体成长至可以单靠取食乳汁以外的食物存活。
大多数哺乳动物，如海豹等，会在每年的一段固定的时期（繁殖季节）发情并聚集起来进行繁殖活动，这是为了待后代出生时有一个气候和食料更为适合的环境。在繁殖季节的雌性和雄性都会以声音、气味、外貌和行为等方式发出求偶信号来通知对方自己已经进入繁殖状态。他们通过观察求偶信号、外观、繁殖竞争中的表现等方式来选择最佳配偶交配。
哺乳动物的受精在体内进行，交配后雄性的精子进入雌性的体内，待雌性排卵后与其结合成受精卵。根据幼体的出产和早期发育方式可将哺乳动物以繁殖方式分成卵生和胎生，而胎生又有有袋类和胎盘类两种方式。无论生产方式如何，哺乳动物的母亲都会给出生后的幼体哺乳，直到幼体成长至可以单靠取食乳汁以外的食物存活。
许多大型哺乳动物一般只会生产少量后代，通过长时间对后代的小心抚育来提高后代的存活几率。而老鼠和兔子等小型哺乳动物一年就可以繁殖2-3代，如果繁殖的幼体全部存活将超过1000只，它们通过这样的快速繁殖来作为物种的一种自我防御方式，提高最终的生存率。澳大利亚本没有兔子，后来欧洲的殖民者带来了24只兔子，在意外野化后现已成为横扫全大陆的入侵物种。
哺乳动物的双亲抚育后代的时间较长，这在其他动物中比较少见。幼体出生后几周甚至几年内都得依赖母亲分泌的乳汁来生存与发育，这段时间叫做哺乳期。幼体在成长到可以自立之前都受到亲代的仔细照料，尽可能被安排在安全的环境中。抚育后代的责任一般由雌性承担，但一些哺乳动物的雄性甚至整个社群的成员也会共同承担起抚育的责任。亲代照料下一代的时间根据物种有很大区别。兔子和老鼠的照料期只有几星期，而在象、猿和人类中这段时间可以长达10年以上。幼体在被照料的时间内可以有较长的童年期来观察、学习同类的行为，通过玩耍增加体验，锻炼体魄，为日后独立时增加存活的可能。
由于哺乳动物的雌性需要对后代幼体进行哺乳，因此家庭的存在变得更加重要，易于形成各色社会群体。多数哺乳动物具备适应能力强、智能较高、行为复杂、具备一定的学习能力的特点，因此能表现出许多社会行为。它们中有组成庞大复杂社会群体生活的，也有独来独往的。一般来说，植食性动物比肉食动物表现出更多的社会化倾向。哺乳动物的社会群体随着环境、季节、繁殖、作息和食物的充足程度等因素而有所变化。
如猫科动物、鼬、熊等除了交配时以外多是独自生活。但大多数哺乳动物在幼年期都会与它的同类共同生活。独自生活的雄性和雌性因领域的重叠而偶尔相遇，并伺机交配。
狼、狮子、某些灵长类等会根据家族组成小型群体。而有蹄类动物如羚羊、斑马等则会组成数目巨大的群体，通过鱼群效应、相互协助等方式降低个体被捕食的危险。如猫鼬的群体有明确的分工，一些个体在进食的时候另外一些就在放哨。
一些哺乳动物的社群里存在等级制度，如狼群、象群会有一只雌性的首领带领，斑鬣狗的群体根据等级的划分会有严格的进食先后顺序。群体会因为各种原因（繁殖、争斗、食源不足等）发生成员的加入和离开。大型食草动物中一批常见年轻雄性形成一个单身汉群体，如非洲象。而其他的一些物种则会出现性成熟的雄性游离到其他群体交配的现象，如虎鲸。
哺乳动物会通过改变身体的外形和做出某些动作（视觉）、发出声音（听觉）、使用粪便和尿液等气味标记（嗅觉）还有互相梳理皮毛等多种方式进行个体之间的交流。在群体内，这些交流可以帮助确立它们之间的社会关系、给同伴发出危险警报和求偶等；在个体或群体之间通告自己的领域，在一定程度上减少因为同一区域内不同群体的领域重叠而造成的对食物等资源的竞争。除此以外，还可以对其他动物发出警告让它们不得靠近。
由于哺乳动物是温血动物，体内长期产生热量散失至环境中，因此比冷血动物要消耗更多的能量以维持体温的恒定。哺乳动物的取食习性按物种不同而有很大差异，各自适应于肉食性、草食性、杂食性的生活，取食的对象几乎无所不包。
哺乳动物与人类的文明关系密切，而人类因为有毛发和乳腺，所以也归类为哺乳类动物。人类长期利用哺乳动物作为食物、原材料、劳动力和宠物，与驯养后的哺乳动物形成了共生关系。在文化方面，哺乳动物作为图腾被原始人类崇拜，其形象也常见于象征性的标志，如英格兰的狮子纹章。现代人类制品中也随处可见哺乳动物的形象。
人类对动物的驯养是在公元前9000年左右开始的，最早一批被驯化的动物全是哺乳动物。人类最早驯养的动物可能是狗，约在公元前10000年左右的东亚地区从狼驯化而来。随着农业的发展人类逐渐驯养了其他哺乳动物。由于农业的起源并不是来自一个地区，而是在世界范围内平行发生的，因此各地按照其生态环境的不同，最早驯养的哺乳动物的种类也有所不同：
野化的哺乳动物是指曾被人类驯化过，后又离开人类控制，目前已部分或者完全在野外生存的种群。如北美的野马、澳洲的野犬、各种猫、猪和骆驼等。在澳大利亚泛滥成灾的野兔是欧洲殖民者带来的24只野兔野化后的后代。
人类在迁徙的时候会将各种哺乳动物引入到新的生活环境中。北美的土著野马早在公元前7000年已经灭绝，现在的美洲马最初是从欧洲引入的。外来的物种会给本地物种造成压力，因为外来种不但会跟本地物种竞争食物和领地，还会捕食它们或者传染本地物种不具天然抵抗能力的疾病。北美松鼠被引入到欧洲后，由于攻击性更强且会传播疾病，欧洲原产的红松鼠的生存受到了极大威胁，数量直线下降。
对于一个原产地生态环境曾经被严重破坏的物种来说，人类有时通过将其重新引入到原产地进行保护和圈养繁殖，帮助其重新在原生地建立种群。例如麋鹿在原产地中国曾经灭绝，但由于约1900年起已经被引入到英国得以保存其种群，因而在1980年代又被重新引入回中国。但由于再引入物种的生态位可能已被其它物种挤占，因此再引入物种在原生地会可能会面临严峻的竞争压力。
如今许多哺乳动物的生存都受到了威胁。IUCN红皮书中列出的1000多种哺乳动物中有近1/4的物种受胁，其中180种处于极度濒危的状态。许多极度濒危的哺乳动物是体型相对较大的物种，如大型猫科动物、犀牛、鲸类和牛科的一些物种。但不排除小型物种也在遭受着同样的威胁，因为大型动物的种群数量和繁殖率等数据易于收集才引起了人们的重视。
哺乳动物面临的最大威胁是栖息地的破坏，而人类的活动的破坏性尤其明显，因为人口的膨胀需要更多的土地来种植粮食、养殖牲畜、建造房屋和道路，掠夺各种自然资源。著名的例子是塔斯马尼亚岛上的袋狼，完全是因为人类大量捕杀而灭绝的。在亚马逊雨林的刀耕火种的垦殖方式会造成土壤侵蚀和物种替换，导致树栖的物种种群无法恢复。同时人类活动造成的污染也在威胁着哺乳动物的生境，为了追逐经济利益而捕猎哺乳动物也是其受胁的原因之一。
人类活动一方面对野生哺乳动物的生存环境构成了威胁，另一方面也通过引入和再引入、建设自然保护区、指定有关法律等方式保护濒危哺乳动物。
