Memeliler (Latince: Mammalia), hayvanlar aleminin insanların da dahil olduğu, dişilerinde bulunan meme bezleri ve hem dişi hem erkek bireylerinde bulunan ter bezleri, kıl, işitmede kullanılan üç orta kulak kemiği ve beyinde yer alan neokorteks bölgesi ile ayrılan bir omurgalı hayvan sınıfıdır.

Dünya üzerinde yaklaşık 4500 memeli türü bulunur. Bunların 200 kadarı Avrupa’da görülebilir, Türkiye ise tek başına yaklaşık 170 memeli türü barındırmaktadır. Çift ve karmaşık dolaşım sistemine sahip, sabit vücut sıcaklıklı hayvanlardır. Vücutları genellikle kıllarla örtülüdür. Genç bireyler anne sütü ile beslenirler. Genellikle bacak şeklinde oluşmuş dört üyeleri vardır. Solunumda diyafram kullanırlar. Alt çeneleri bir çift kemikten oluşmuştur; orta kulaktaki kemikler üç parçalı olup kulak zarı ve iç kulakla bağıntılıdır. Hemen hepsinde yedi boyun omuru vardır.

Memeliler, sıcak kanlı yaratıklardır. Yani vücut sıcaklıkları genel olarak çevre koşullarından bağımsızdır. Bu ısı yalıtkanlığını sağlamak için ise toplam ürettikleri enerjinin % 80'ini harcarlar. Vücutları tüylerle kaplıdır ki, bu doku bazı türlerde dikenli bir hal alabilir (örneğin kirpi) ya da azalıp neredeyse pürüzsüz hale gelebilir; insan, yunus ve balinalarda olduğu gibi. Theria alt sınıfı doğurarak çoğalırken Prototheria alt sınıfı yumurtlayarak çoğalır.

Yavru memeliler, genel olarak belirli bir gelişim evresini tamamlayıncaya kadar annelerinin karnında taşınır. Doğum sırasında yavrunun gelişmişliği memeli türüne göre değişkenlik gösterir. Kör (ve genelde çıplak) doğan ve bazen yıllarca annesi tarafından yetiştirilen memeli türleri olduğu gibi, doğumun ardından kısa süre içinde koşmaya ya da yüzmeye başlayan memeli türleri de vardır. Ancak genel olarak memelilerde, yavruların belirli bir süre anne tarafından bakımı zorunludur. Dişi memeli, yavrusunu bebeğin gelişimi için gerekli bileşenleri içeren zengin içerikli sütü ile besler.

Memelilerin vücut büyüklükleri değişkendir. En küçük memeli, bir böcekçil olan Yabanarısı yarasası (Craseonycteris thonglongyai - ortalama 3 cm, 1 gr); en büyük memeli ise Mavi balina'dır (Balaenoptera musculus - ortalama 35 m, 120 ton). Memeli vücudu, sıcak veya soğuk iklim koşulları ile mücadele için de farklı özelliklere sahiptir. Karasal memeliler için kalın bir kış kürkü, deniz memelileri için deri altında kalın bir yağ tabakası veya yağlanmış bir kürk bu mücadelenin silahlarıdır. Bazı memeliler de kış uykusuna yatarak, bu dönemi enerjiden tasarruf ederek geçirir. Yiyeceğin bol olduğu dönemde vücudunda depoladığı fazladan kalorileri, yiyeceğin kıt olduğu bu dönemde ‘uyku’ durumunda iken yakar. (Sincaplar, ayılar ve porsuklarda olduğu gibi.) Bu durum gerçek bir kış uykusu halini de alabilir (yediuyurlar ya da yarasalarda olduğu gibi) yani bu süre içinde canlılar, yaşamsal faaliyetlerini ve vücut sıcaklıklarını minimuma indirirler.

Bazı memeli türleri insanlar tarafından evcilleştirilmiştir ve yabani türleri ortadan kalkmış ya da çok az kalmıştır. (İnek, at, koyun gibi.)