Нервная система достигла высокого совершенства. Головной мозг большой, причем увеличился объем полушарий переднего мозга. Особенно разрастается кора переднего мозга, представляет собой скопление огромного количества
(несколько миллиардов) нервных клеток. В коре располагаются центры полушарий головного мозга.
Это орган условнорефлекторной деятельности животных, что приводит совершенство приспособления их к изменяющимся условиям среды. У большинства млекопитающих кора переднего мозга покрыта многочисленными бороздами, благодаря которым увеличивается ее площадь. Чем выше организована животное, тем более развита сеть борозд и закруток, достигая максимума у человека. Кровеносная система по строению схожа с кровеносной системой птиц. Два круга кровообращения полностью разобщены. Артериальная кровь и венозная не смешиваются. Сердце - четырехкамерное (2 предсердия, 2 желудочка). Оно расположено в околосердечной сумке - перикарде. Правая и левая половины сердца полностью разделены. Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке и заканчивается в левом предсердии. По легочным артериям венозная кровь попадает в легкие, где обогащается кислородом. Артериальная кровь по легочным венам попадает в левое предсердие, а из него в толстостенный левый желудочек. Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке и заканчивается в правом предсердии. От левого желудочка отходит левая дуга аорты. К голове и передних конечностей от аорты отходят парные артерии. Сама аорта тянется вдоль позвоночника в виде спинной аорты, несет кровь к внутренним органам.
Венозная кровь собирается и по венам поступает в левое предсердие. У млекопитающих форуме воротной системы почки, а есть воротная система печени. Частота сердечных сокращений уменьшается с увеличением массы животных (у мыши - 600 за одну минуту, у собак - 120, у быка - 4045). Общее количество крови у млекопитающих значительно больше, чем у других позвоночных. Эритроциты не имеют ядер, увеличивает их специализацию (способность к газообмену). У млекопитающих значительно больше эритроцитов на единицу объема и большая кислородная емкость крови. Это приводит к поддержке постоянно высокого уровня обмена веществ. Млекопитающие - теплокровные животные, имеют постоянную температуру тела (от 37 до 40 ° С). Только в яйцекладных температура определенным образом зависит от температуры внешней среды. Совершенная терморегуляция обеспечивается не только отсутствием смешанной крови, активным обменом веществ, а также наличием потовых желез, волосяного покрова, жировой подкожной ткани, центра терморегуляции. В регуляции температуры тела участвует процесс дыхания.