Le caratteristiche comuni dei mammiferi sono: il pelo e l'allattamento.
La maggioranza dei mammiferi ha il corpo ricoperto di pelo, ed anche coloro i quali ne sono apparentemente sprovvisti (come i cetacei) presentano allo stadio embrionale degli accenni di crescita di pelo, che regrediscono poi col procedere della gravidanza. I peli dei mammiferi hanno composizione prevalentemente proteica: in particolare, essi sono costituiti per la quasi totalità da cheratina. Il pelo nei mammiferi ha numerose funzioni:
- prima di tutto serve a regolare la temperatura corporea, diminuendo la perdita di calore e proteggendo perciò l'animale dal freddo come dal caldo eccessivo;
- i peli, opportunamente collegati a muscoli erettili, rappresentano dei forti messaggeri visivi: ad esempio, un gatto dai peli rizzati segnala chiaramente nervosismo ed aggressività;
- in molti mammiferi, i peli (sotto forma di vibrisse) sono collegati a recettori e fibre nervose che servono anche come organi tattili;
- in qualche specie (come nel riccio o nell'istrice) i peli sono modificati a formare delle spine, che proteggono efficacemente l'animale da potenziali predatori;
- i peli presenti nel naso e nelle orecchie, così come le ciglia, proteggono invece gli organi di senso e quelli respiratori dall'intrusione di corpi estranei.
I mammiferi hanno evoluto anche delle ghiandole sebacee che producono il sebo, una sostanza grassa che serve a lubrificare la pelliccia.
I mammiferi sono gli unici animali ad allattare la propria prole almeno fino a quando questa non è in grado di nutrirsi in modo autonomo. Il latte è prodotto in apposite ghiandole dette ghiandole mammarie, organizzate nei placentati e nei marsupiali in mammelle, dalle quali prende il nome l'intera classe. Le mammelle consistono in complessi ghiandolari con sbocco esterno (capezzolo) al quale il piccolo può aggrapparsi durante la suzione: fanno eccezione i monotremi, in cui le ghiandole mammarie sfociano all'esterno tramite un poro e perciò il latte è un essudato che viene leccato dai piccoli. Ciascuna specie ha un numero diverso di capezzoli, in funzione del numero medio di cuccioli partoriti per nidiata: nei primati e negli equidi, per esempio, vi sono solo due capezzoli, mentre i tenrec ne possiedono fino a due dozzine.