Memeliler, sıcak kanlı yaratıklardır. Yani vücut sıcaklıkları genel olarak çevre koşullarından bağımsızdır. Vücutları tüylerle kaplıdır ki, bu doku bazı türlerde dikenli bir hal alabilir (örneğin kirpi) ya da azalıp neredeyse pürüzsüz hale gelebilir; insan, yunus ve balinalarda olduğu gibi. Doğurarak çoğalırlar.

Yavru memeliler, genel olarak belirli bir gelişim evresini tamamlayıncaya kadar annelerinin karnında taşınır. Doğum sırasında yavrunun gelişmişliği memeli türüne göre değişkenlik gösterir. Kör (ve genelde çıplak) doğan ve bazen yıllarca annesi tarafından yetiştirilen memeli türleri olduğu gibi, doğumun ardından kısa süre içinde koşmaya ya da yüzmeye başlayan memeli türleri de vardır. Ancak genel olarak memelilerde, yavruların belirli bir süre anne tarafından bakımı zorunludur. Dişi memeli, yavrusunu bebeğin gelişimi için gerekli bileşenleri içeren zengin içerikli sütü ile besler.

Memelilerin vücut büyüklükleri değişkendir. En küçük memeli, bir böcekçil olan Cüce fare (Suncus etruscus - ortalama 6 cm, 2 gr); en büyük memeli ise Mavi balina'dır (Balaenoptera musculus - ortalama 35 m, 120 ton). Memeli vücudu, sıcak veya soğuk iklim koşulları ile mücadele için de farklı özelliklere sahiptir. Karasal memeliler için kalın bir kış kürkü, deniz memelileri için deri altında kalın bir yağ tabakası veya yağlanmış bir kürk bu mücadelenin silahlarıdır. Bazı memeliler de kış uykusuna yatarak, bu dönemi enerjiden tasarruf ederek geçirir. Yiyeceğin bol olduğu dönemde vücudunda depoladığı fazladan kalorileri, yiyeceğin kıt olduğu bu dönemde ‘uyku’ durumunda iken yakar. (Sincaplar, ayılar ve porsuklarda olduğu gibi.) Bu durum gerçek bir kış uykusu halini de alabilir (yediuyurlar ya da yarasalarda olduğu gibi) yani bu süre içinde canlılar, yaşamsal faaliyetlerini ve vücut sıcaklıklarını minimuma indirirler.