哺乳类是脊椎动物中最高等的一类，它具有更加完善的适应能力：它的骨骼结构比爬行类更为紧凑和坚固，头骨上的各骨片已连接成完整的颅骨，骨片的减少或愈合导致了颅腔的扩大，脑量随之增多，因此，哺乳类比爬行类“聪明”。被人驯养，能帮人干活的大多数是哺乳类；牙齿有了分化，从简单的一种齿形分化出了不同的类型，以适应不同群体的不同食物来源（如食肉、食植物），即便是个体动物，口腔中的牙齿也有不同的分工，如负责咀嚼的臼齿和前臼齿，切断食物的门齿，撕裂、进攻用的犬齿等；听觉更灵了，由一块耳骨发展出了三块听骨，成年后身体基本停止了生长，对环境的需求不再增多（如不必因身体的增大频繁更换住处，对食物维持在一个常量上）；体温恒定，提供了稳定的新陈代谢，加上体表有毛发，具备了保护、保温的功能、扩大了生活的领域；最重要的是具有胎生和分泌乳汁哺育幼仔的特征，在对后代的照顾上迈进了一步，提高了繁殖后代的能力，使后代的成活率大为提高。
一般认为哺乳类是起源于爬行动物兽孔类中的，在三叠纪时就发现了这类爬行动物头骨片数愈合、减少，牙齿高度分化，已能够直立行走等哺乳动物的早期特征了，因而专家们推测在三叠纪时就有了哺乳动物的存在。这也表明爬行动物在一出现后就高度分化，兽孔类从“大家庭”中分化出来的时间要早一些，而它演化出来的哺乳类陪着爬行类的大家庭几乎度过了整个中生代。在中生代里动物进化的主干动物并不明显，而大量的侧生动物则占据了主要舞台。
中生代末期那次灾难，意外地给了哺乳类迅速发展的绝好的机会：它胎生哺乳，在窝中繁衍后代，其幼仔成活率比那些露天日照，自生自灭的爬行类幼仔要高；它们是恒温动物，天冷了或靠运动取暖，或靠冬眠躲避，不像爬行类变温，天冷时运动迟缓甚至被冻死；天热时靠出汗降低体温，而爬行类没有汗腺只能泡到水里，若无水则会被热死；它们身体各部分的骨头或愈合或固结，而爬行类身上“零碎”太多，行动不如它们方便灵活，活动范围也不如它们；植物界被子植物出现后，食植物的哺乳动物适应性很快，而食植物的爬行类因新陈代谢慢适应不了。总之，灾变后自身和环境的一切条件都不利于爬行类的发展，只能被哺乳类取代了。新生代开始后陆地又一次扩大面积，更给了哺乳类发展的地盘，它们以高层次的进化向陆地深处进军，无论是在沙漠或是高山，不管是炎热的赤道还是寒冷的北极（南极洲及澳洲被大洋所隔，过不去），都留下了它们的足迹。它们在适应环境的同时，身体结构又开始了分化，产生了各种的形状，生物学中管这种现象叫适应辐射。除了陆地外，哺乳类也向天空和水中发展，有趣的是，这两支“队伍”在外形上与爬行类向天空与水中发展的两支“队伍”非常相近、天空的一支其“翅膀”都是皮膜，而水中的一支也都是用尾巴来推进的，甚至连尾巴的形状都很相似。
哺乳纲可以分为4个亚纲，由于人们通常所说的野兽实际就是哺乳类，故分类上从亚纲至次亚纲都用“兽”来起名。
1.始兽亚纲包括了原始哺乳动物，现都绝灭了。
2.原兽亚纲是从始兽亚纲中进化来的，现已大多数绝灭。仅剩下下蛋的哺乳动物——鸭嘴兽和针鼹。
3.异兽亚纲也是原始的哺乳动物，但其进化路线与始兽亚纲不一样，是两栖类进化产生的。
4.兽亚纲包括了现代哺乳动物在内的30多种化石及现生种，它又可分为祖兽、后兽和真兽三个次亚纲。祖兽次亚纲在三叠纪末期已绝灭，后兽次亚纲到今天仅有一种有袋类，其余全是化石，今天现生的所有哺乳类动物都属于真兽次亚纲。
哺乳类尽管是脊椎动物中最高等的一类，但为了生存，为了适应环境，仍然在不停地进化和演变着，如马，从低矮趾行的始马演化成今天高大蹄行真马；大象的鼻子也是越进化越长；海生哺乳动物也分化出了海豹、海狮、海象、海豚和鲸，其中鲸目中的蓝鲸演化成为古今最大的动物，它身长50余米，体重可达150余吨，而最大的恐龙长仅26米，重仅80吨，完全可把恐龙装进鲸的肚子中去。哺乳类最明显的进化表现在灵长目，此目有猿科与猴科，猿类的脑量与体重之比，在动物界中是最高的。两只眼睛都移到了头的正前方，尾巴退化了，前后肢因使用上分工，在构造上有初步的分化。它们不仅在树上生活有时也下地来活动，在前肢帮助下能半直立地行走，甚至偶然也能直立起来，猿类群体关系密切，常以家族为中心进行活动。由于在长期的进化过程中具有了这些特点，使它们以后在外界环境逐渐改变的条件下，得到了进一步的发展，从中诞生出了人类。这在动物界中是一次巨大的质变。