Ada tiga kelompok utama mamalia: mamalia berplasenta, monotremata, dan berkantung. Kelompok keempat, multituberkulat, sekarang sudah punah. Dari tiga kelompok hidup, mamalia berplasenta sejauh ini adalah yang terbesar, dan mungkin yang paling terkenal; lagi pula, Anda adalah mamalia berplasenta, dan jika Anda memiliki hewan peliharaan mamalia, kemungkinan besar mereka juga mamalia berplasenta. Kelompok mamalia ini secara taksonomi dikenal sebagai infraclasses, artinya mereka berada di peringkat di bawah kelas dan subkelas, tetapi di atas urutan.
Tidak peduli apa infraclass mamalia, ia berbagi sejumlah sifat dengan mamalia lain. Semua mamalia memiliki neokorteks, wilayah otak yang unik untuk mamalia, dan mereka juga memiliki tiga tulang telinga tengah dan satu tulang rahang. Mamalia juga memiliki kelenjar keringat, dan mereka mampu menghasilkan susu melalui penggunaan kelenjar khusus. Mamalia juga memiliki rambut, dan tengkorak yang dirancang khusus yang terhubung dengan tulang leher mereka sekaligus melindungi mereka.
Baik mamalia berplasenta maupun berkantung berada di subkelas theria, yang meliputi mamalia yang melahirkan anak hidup. Mamalia plasenta lebih tepat diklasifikasikan sebagai milik eutheria infraclass, tetapi banyak orang menggunakan “plasenta” untuk menggambarkan mamalia di infraclass ini mengacu pada fitur yang menentukan. Semua mamalia berplasenta menggunakan plasenta selama kehamilan. Beberapa contoh mamalia plasental di luar manusia dan hewan peliharaan rumah termasuk kelelawar, kambing, sloth, dan lumba-lumba.
Marsupial, di sisi lain, tidak menggunakan plasenta. Sebaliknya, mereka mengembangkan kantung kuning telur kecil yang memberi makan marsupial muda untuk waktu yang singkat sebelum dilahirkan dalam keadaan yang sangat tidak berkembang. Pada tahap ini, hewan muda merangkak ke dalam kantong induknya untuk mendapatkan makanan dan untuk berkembang lebih lanjut. Marsupial kadang-kadang dikenal sebagai mamalia berkantung, mengacu pada metode perkembangan mereka yang menarik. Beberapa hewan berkantung yang terkenal antara lain opossum, kanguru, dan koala.
Monotremata cukup unik, dan hanya ada enam spesies yang hidup saat ini. Mereka bereproduksi menggunakan telur, bukan dengan melahirkan anak, dan mereka memiliki sejumlah ciri fisiologis menarik lainnya yang membedakan mereka dari anggota kelas mamalia lainnya. Platipus adalah salah satu contoh monotremata yang terkenal; laporan awal platipus sangat sulit dipercaya oleh orang Eropa sehingga mereka percaya bahwa hewan itu bohong!