Los monotremas, los marsupiales y los mamíferos placentarios difieren en los detalles superficiales relacionados con los dientes y la estructura ósea, pero la principal diferencia está en los modos de reproducción. Las placentarias, o "Eutheria", gestan a sus crías internamente; marsupial, "Metatheria", la descendencia se desarrolla principalmente fuera del cuerpo de la madre y los monotremas, "Prototheria", ponen huevos.
Los monotremas se separaron de todos los otros mamíferos hace unos 190 millones de años y se han desarrollado en aislamiento reproductivo desde el Período Jurásico temprano. No tienen dientes, pero mastican su comida con paladar óseo endurecido o encías endurecidas. Tienen procesos óseos de la pelvis que se extienden a lo largo de sus superficies ventrales, y sus órganos sexuales y excretores se abren en una única abertura llamada cloaca.
Los Marsupiales se separaron de los mamíferos placentarios hace aproximadamente 100 millones de años durante el Período Cretácico. Tienen dientes especializados, aunque con un número variable de incisivos, y la mayoría posee el proceso óseo de los monotremas. Alrededor de la mitad de los marsupiales tienen bolsas abdominales, que se utilizan para incubar a sus descendientes profundamente subdesarrollados. Las matrices marsupiales y los canales de nacimiento son bífidos, y los penes de los machos también se dividen en dos.
Los placentarios son el grupo más grande de mamíferos vivos. Sus dientes están diversificados, pero siguen un patrón regular de tres incisivos, un conjunto de caninos y molares en la parte posterior de la mandíbula. Los eutherianos no tienen un proceso de hueso ventral e incuban internamente a sus crías. Existe una superposición de las vías urinarias y genitales entre los placentarios, pero el recto es distinto del tracto urogenital.
