Позвоночник млекопитающих разделяется на 5 отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Передняя и задняя поверхности тел позвонков млекопитающих плоские; такие позвонки относятся к платицельному типу. Между телами позвонков в виде прокладок расположены межпозвоночные дискообразные хрящи — мениски.
Шейный отдел почти всех млекопитающих содержит 7 позвонков. Первый шейный позвонок — атлант имеет вид кольца и двумя сочленовными поверхностями причленяется к двум затылочным мыщелкам черепа. Поперечные отростки атланта — уплощенные в дорзовентральном направлении широкие пластинки — пронизаны отверстием, сквозь которое проходит позвоночная артерия. Сзади в атлант входит зубовидный отросток второго шейного позвонка — эпистрофея. Зубовидный отросток, являющийся телом первого позвонка, полностью срастается с эпистрофеем. Поперечные отростки эпистрофея небольшие и направлены назад. Как и у атланта, они имеют отверстия для позвоночной артерии. Верхние, или невральные, дуги, замыкающие канал для спинного мозга, имеют наверху короткий остистый отросток.
Остальные шейные позвонки характеризуются тем, что к их поперечным отросткам прирастают рудименты шейных ребер; при этом образуется отверстие, сквозь которое проходят кровеносные сосуды. На верхних дугах находятся сочленовные поверхности, обеспечивающие подвижное соединение соседних позвонков друг с другом. Число грудных позвонков варьирует у разных видов млекопитающих от 9 до 24. От тела грудного позвонка отходит верхняя дуга, которая ограничивает канал для спинного мозга. Над верхней дугой располагается высокий, несколько наклоненный назад остистый отросток. На верхне-передней стороне верхних дуг расположены сочленовные поверхности, к которым подвижно присоединяются небольшие сочленовные выступы, находящиеся в основании остистого отростка предыдущего позвонка. По бокам позвонка находятся короткие поперечные отростки с сочленовными поверхностями на концах, к которым подходит бугорок ребра. На теле позвонка спереди и сзади основания верхней дуги имеются суставные поверхности, к которым причленяется головка ребра (она сочленяется сразу с двумя соседними позвонками). Таким образом, обеспечивается двойное причленение ребра к позвонку: головкой и бугорком. При этом образуется отверстие, через которое проходят кровеносные сосуды. Брюшные концы ребер прикрепляются к грудине. Грудина у млекопитающих подразделяется на три отдела: рукоятку (передний расширенный отдел), тело (состоит из нескольких срастающихся друг с другом костных сегментов) и хрящевой мечевидный отросток.
Число поясничных позвонков у млекопитающих варьирует от 2 до 9. С их поперечными отростками сливаются рудиментарные ребра.
Крестец образуют 3 слившихся позвонка (у многих млекопитающих 4); из них 2 истинно крестцовые, остальные — хвостовые. Число хвостовых позвонков очень изменчиво.
