狭小臀部显示牠们会生出幼兽，但却未曾完全发展，由此可见牠们没有完整的胎盘。始祖兽有上耻骨，这是在真兽下纲中非常不寻常的。相反，这是有袋类、单孔目及非哺乳类的兽孔目的特征。始祖兽有真兽下纲祖先的一般齿式，即5.1.5.3/4.1.5.3。牠有5颗上门齿、4颗下门齿及5颗前臼齿。不过这不是现今真兽下纲的一般齿式，现今的真兽下纲各有3颗上下门齿及4颗前臼齿。从268个主要中生代哺乳动物分支及白垩纪真兽下纲主要的科中，始祖兽与"Murtoilestes"及"Prokennalestes"一同被置放真兽下