Представлена альвеолярными легкими. Трахеи делятся на бронхи, которые ветвятся на более мелкие бронхи различных порядков до самых мелких бронхиол, образуя бронхиальное дерево. Последние оканчиваются пузырьками с ячеистым строением — альвеолами, или легочными пузырьками, в которых происходит газообмен. Появляются гортанные хрящи. Дыхание осуществляется при участии межреберных мышц и диафрагмы.
Кровеносная система
Близка к кровеносной системе птиц, но имеется не правая, как у птиц, а левая дуга аорты. Красные кровяные тельца — эритроциты — в сформированном состоянии лишены ядер.
Выделительная система
характеризуется отсутствием клоаки. Мочевой пузырь открывается в мочеиспускательный канал. Почки парные бобовидные вторичные, или тазовые, расположены в поясничной области под позвоночником. Два мочеточника. Основной компонент мочи — мочевина.
Половая система
У самцов имеются парные семенники, расположенные в полости тела или в мошонке. Сперматозоиды выводятся по семяпроводам через копулятивный орган. Самки имеют парные яичники. Выводящие каналы делятся на три отдела: яйцевод, матку, влагалище.
Для млекопитающих (кроме ехидны и утконоса) во время эмбрионального развития характерно образование детского места, или плаценты. Через плаценту осуществляется связь кровеносного русла эмбриона и родителя. В результате этого обеспечивается газообмен в теле зародыша, его питание и удаление продуктов распада.
Нервная система
В головном мозге особенно развиты полушария переднего мозга. Хорошо развита кора головного мозга, площадь которой увеличивается за счет извилин и борозд. Сильно прогрессирует мозжечок.
Органы чувств
Органы слуха состоят из внутреннего, среднего и наружного уха со слуховым проходом. В полости среднего уха находятся три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко. Во внутреннем ухе обращает на себя внимание сильное развитие улитки и кортиева органа. Органы обоняния. Прогрессивное развитие органов обоняния выражается в увеличении объема обонятельной капсулы и в ее усложнении путем образования системы обонятельных раковин. Органы зрения у млекопитающих не имеют существенных особенностей, так как значение их в жизни млекопитающих значительно меньше, чем у птиц. Аккомодация достигается только путем изменения формы хрусталика. У подземных видов глаза редуцируются. Органы осязания. Характерной особенностью этих органов у млекопитающих является наличие осязательных волос, или вибрисс. Это очень длинные жесткие волосы, расположены обычно на голове (так называемые «усы»), на нижней части шеи, на груди и у некоторых на брюхе.