Mamiferele reproduc sexual, prin unirea spermatozoizilor și a celulelor ouălor. Cu excepția a cinci specii de mamifere care ouă, numite monotremuri, toate mamiferele dau naștere să trăiască tineri.
Mamiferele posedă două tipuri principale de celule: celule somatice și celule sexuale. Celulele somatice reprezintă majoritatea celulelor organismului și sunt responsabile de creștere, reparare și vindecare. Celulele de spermă și de sex de ou conțin câte un set de cromozomi și fuzionează în timpul reproducerii sexuale pentru a forma un zigot care mai târziu se dezvoltă într-un embrion și apoi un făt. La majoritatea mamiferelor, fatul se dezvoltă în uter până când acesta este în măsură să supraviețuiască în afara corpului mamei. În mamiferele pufoase, numite marsupiale, descendenții se naște foarte devreme și se termină dezvoltarea în punga de sex feminin. În unele specii de marsupiale se formează o placentă, în timp ce un sac de galbenus simplu furnizează nutrienți vitali în altele.
Cinci specii de mamifere, numite monotremes, fac ouă. Monotremes, inclusiv platypus rață-taxat și patru specii de echidna, sunt toate native în Australia și Noua Guinee. Ca păsări, monotremii posedă o cloaca, care este un singur orificiu care servește atât pentru reproducere, cât și pentru excreție. Ouăle primesc hrană de la corpul femeii timp de câteva săptămâni înainte de a fi așezate. Ca și alte mamifere, monotremii au glandele mamare și hrănesc laptele tânăr.
