בעלי החיים כולם הם ארוביים, והם צורכים חמצן לשם הפקת אנרגיה. רוב האנרגיה מופקת בתהליך של נשימה תאית, בו נצרכים חמצן וגלוקוז (או חומר עתיר אנרגיה אחר), ונפלט פחמן דו-חמצני תוך שחרור אנרגיה. האנרגיה משמשת למגוון תפקודי הגוף. חלק מבעלי החיים היבשתיים (וגם יונקים ימיים) פיתחו ריאות המסייעות בקליטת החמצן ישירות מהאטמוספירה. בעלי חיים קדומים יותר, המצויים בסביבות מימיות קולטים את החמצן המומס במים. בנוסף, כל בעלי החיים הם הטרוטרופים. הם לא יכולים להפיק בעצמם תרכובות אורגניות מחומרים אנאורגניים פשוטים. תרכובות אורגניות הן החומרים המרכיבים את כל גופו של בעל החיים והן התרכובות הנחוצות לו לשם הפקת האנרגיה. כיוון שכל האורגניזמים מורכבים מתרכובות אורגניות, בעלי חיים צורכים אורגניזמים אחרים למחייתם, במקום לייצר אותן בעצמם. בתרכובות המצויות באורגניזמים אחרים, בעל החיים משתמש לצרכיו. יש הצורכים אורגניזמים אוטוטרופים (יצרנים), המסוגלים להפיק תרכובות אורגניות, כגון צמחים. ויש הצורכים בעלי חיים אחרים.
קצב חילוף החומרים של בעלי החיים תלוי גם בטמפרטורת הגוף שלהם. רוב בעלי החיים בהם דגים רבים (למעט יוצאי דופן), דו-חיים וזוחלים (למעט צב ים גילדי) הם בעלי "דם קר" (פוקילותרמיות) וטמפרטורת גופם מושפעת מטמפרטורת הסביבה, וכך גם פרוקי-רגליים או רכיכות שאין בגופם דם אלא נוזל דומה. על בעלי חיים אלה לפתח התנהגויות שמאפשרות להם לווסת את חום גופם כגון "שיזוף" והתחממות בקרינת השמש או טבילה במים להתקררות. לעומתם, העופות והיונקים (להוציא יוצאי דופן כמו יונקי הביב וחולד עירום) הם בעלי "דם חם" (הומיאותרמיות) וטמפרטורת גופם נשמרת יציבה הודות לחילוף חומרים פנימי ופחות מושפעת מטמפרטורת הסביבה. תכונה זו מאפשרת להם להיות יותר פעילים, גם בקור, אך דורשת מהם תזונה רבה ולעיתים קרובות יותר מאשר בעלי חיים בעלי דם קר.
תנועה.
כל בעלי החיים ניידים ברמה מסוימת בשלב כלשהו של חייהם. יש הניידים במשך רוב חייהם כמו החולייתנים (בעלי חיים בעלי עמוד שדרה) כדוגמת האדם; ויש הניידים רק בשלב מסוים בחייהם, כמו בעלי חיים מקבוצת ההידרתים. בעלי חיים אלה חיים בסביבה מימית וניידים רק בשלבים מסוימים במחזור חייהם, במקרה זה בשלב הרבייה. בשלבים האחרים הם צמודים למסלע או לקרקע ויוצרים מושבה.
במים בעלי חיים יכולים לשחות או לצלול (כמו דגים). על היבשה בעלי חיים יכולים לזחול (כמו נחש), ללכת, לקפוץ או לדלג, ואף לרוץ. בעלי חיים כמו ברדלס, יען ומיני פרסתניים יכולים לפתח מהירויות ריצה מרשימות. באוויר בעלי חיים מסוימים יכולים לדאות ואחרים אף לעוף. כיום היצורים המעופפים האמיתיים היחידים הם חרקים, עופות ועטלפים.
רבייה והתפתחות.
רובם המוחלט של בעלי החיים מתרבים בשלב מסוים בחייהם ברבייה זוויגית. ברבייה זוויגית ישנם תאים מתמחים הקרויים תאי זוויג. תאים אלה נוצרים בתהליך מיוחד הקרוי מיוזה, ובסיומו כמות החומר התורשתי בגרעין התא פוחתת בחצי (תאים כאלה קרויים הפלואידים). תאי הזוויג מתחלקים לתאים זכריים (זרעונים) ותאים נקביים (ביציות). בדרך כלל ישנם אברי רבייה שונים לייצור תאי זוויג זכריים ותאי זוויג נקביים. במינים מסוימים לכל פרט רק אחד משני סוגי אברי הרבייה. במינים כאלה ישנה הפרדה בין פרטים זכריים לפרטים נקביים. אך אין הכרח שבעל חיים יהיה זכר או נקבה. ישנם מינים רבים שהם הרמאפרודיטים (דו מיניים), ולהם אברי רבייה משני הסוגים.
כשתאים משני הזוויגים נפגשים עשויה להתרחש הפריה של הביצית. בהפריה מתאחים גרעיניהם של תאי הזוויג ונוצר תא שכמות החומר התורשתי שלו זהה לכמות בתאים "רגילים" (תאים כאלה, אשר מרכיבים את כל גוף בעל החיים, קרויים דיפלואידים). התא הנוצר קרוי זיגוטה. הזיגוטה מתחלקת שוב ושוב לתאים רבים על ידי תהליך המיטוזה, בו מתחלק תא אחד לשני תאים הזהים לו. משלב זה מתחילה סדרת שלבים עובריים האפיינית לכל בעלי החיים: תחילה חלוקות התא של הזיגוטה יוצרות צבר רב תאי המהווה את העובר הראשוני. לאחר מכן התאים מסתדרים במספר שכבות רקמה: אקטודרם (השכבה החיצונית), אנדודרם (השכבה הפנימית) ומזודרם (שכבת ביניים) הקיים בכל בעלי החיים למעט הצורבים. כל אחת מהשכבות מתפתחת למספר רקמות המרכיבות את גוף הבוגר. האקטודרם מתפתח לכסות ולמערכת העצבים; האנדודרם מתפתח לרקמות מערכת העיכול והאיברים הנגזרים ממנה; והמזודרם מתפתח לשרירים, מערכת הדם, מערכת הרבייה, מערכת ההפרשה, רוב השלד, ורקמות חיבור.
בקבוצות מסוימות, רבייה אל-זוויגית שכיחה הרבה יותר מרבייה זוויגית.
התנהגות.
תיאורית הברירה הטבעית שהוצגה בספר "מוצא המינים" של צ'ארלס דרווין ב-1859 פתחה צוהר לניתוח התנהגות בעלי החיים בראייה מדעית ואבולוציונית. על בסיס תאוריה זו, פיתחו שלושה חוקרי טבע עיקריים את מדע האתולוגיה: קונראד לורנץ, ניקולאס טינברגן וקארל פון פריש, שזכו בשנת 1973 בפרס נובל על תרומתם הנכבדה לתחום זה.
ניקולאס טינברגן שאל ארבע שאלות המשמשות עד היום בניתוח התנהגות בעל חיים מסוים:
מוצאם והתפתחותם של בעלי החיים.
מוצא בעלי החיים.
מוצאם האבולוציוני של בעלי החיים עודנו לוט בערפל. על פי ממצאים עקיפים הסיקו מדענים שהופעתם של בעלי החיים הראשונים התרחשה בסביבה מימית לפני כ-900 מיליוני שנים.
מאובנים ראשונים של בעלי חיים נוצרו החל משלהי עידן הפרקמבריון, לפני כ-575 מיליוני שנים. בתחילת תור הקמבריון, לפני כ-545 מיליוני שנים, חל אירוע הקרוי "התפרצות הקמבריון". אירוע זה מייצג פרץ של מאובני בעלי חיים שהתגלו ותוארכו לתקופה זו. יש הסוברים שההתפרצות מייצגת התפצלות אבולוציונית גדולה בקרב בעלי החיים, בה נוצרו רוב הקבוצות הטקסונומיות המוכרות כיום. אחרים גורסים כי קבוצות אלה נוצרו אט-אט במשך עידן הפרקמבריון, אך רק בתקופה זו נוצרו התנאים המאפשרים את התאבנות בעלי החיים מקבוצות אלה.
אך למרות הכל, לא ידוע כלל מאיזו שושלת קדומה של אורגניזמים התפתחו בעלי החיים. מקובל להניח שהיו אלה מיני פרוטיסטה (חד תאיים) מסוימים שהתפתחו לבעלי החיים הראשונים, אבל לא ממש מובן באיזו קבוצה של פרוטיסטים מדובר. התפתחו כמה השערות בנושא זה. השערה אחת גורסת שמוצא בעלי החיים הוא במושבות כדוריות של שוטוניות – יצורים חד תאיים איקריוטיים בעלי שוטון או מספר שוטונים המשמשים לתנועה. חלק מתאי המושבות הללו עברו מוטציות (שינויים בחומר התורשתי) והשתנו, כך שהפכו מתמחים לתפקודים שונים. חלקם התמחו ברבייה, אחרים בתנועה וכך הלאה. כך המושבה הפכה מקבוצה של תאים בודדים, ליצור רב תאי אחד בעל רקמות שונות. השערה אחרת סוברת שבעלי החיים התפתחו מריסניות – גם הם חד תאיים איקריוטיים בעלי כושר תנועה, אך תאיהם מכילים יותר מגרעין אחד. על פי סברה זו, במהלך האבולוציה נוצרו מחיצות בין הגרעינים וכל חלק של התא הפך למעשה לתא נפרד. תא הריסנית הראשון הפך למעשה ליצור רב תאי, וכל אחד מחלקיו החל להתמחות בתפקוד אחר. השערה זו פחות מקובלת, כיוון שאין כל עדויות להתפתחות מסוג זה, כיום או בעבר.
התפתחות המינים.
מגוון ראיות ארכאולוגיות וגנטיות מסייעות בידי החוקרים להתחקות אחר התפתחותם הגנטית של סוגים רבים של בעלי חיים.
בעבר, כלל בעלי החיים היו יצורים ימיים, ובהדרגה מתוך בעלי הסנפירים הבשרניים התפתחו מינים שהיו מסוגלים להתקיים באופן מוגבל גם מחוץ למים, הם הגרסאות המוקדמות של דו החיים, מהם התפתחו בהמשך שאר בעלי הארבע הרגליים החיים היום. התפתחות הדרגתית במספר מאפיינים, ביניהם מבנה הביצה, גרם להתפתחות המינים הקדומים של זוחלים. הזוחלים התפצלו בהדרגה לסדרות מגוונות של בעלי החיים, ביניהם סדרת בעלי אגן דמוי לטאה מהם התפתחו בהדרגה העופות. מוטציות גנטיות מצטברות באחת מסדרות אלו גרמו להיווצרות הגרסאות הקדומות ביותר לעוברים, וכך התפתחו בהדרגה מתוך הזוחלים הסינאפסידים, מהם התפתחו בהמשך היונקים.
התפתחותם של מינים היא תהליך מתמשך המתקיים גם בימינו, וכך למשל אירועים כמו אירוע ההכחדה בהולוקן מעצבים מחדש את תפוצתם והתפתחותם של מיני בעלי החיים.
מגוון טקסונומי ומיון.
המגוון הטקסונומי והפנוטיפי בממלכת בעלי־החיים עצום. יצורים זעירים כדוגמת הפרעושים, וכן היצור הגדול ביותר על-פני כדור הארץ, הלווייתן הכחול, דרים בכפיפה אחת בממלכה זו. למרות זאת, השוני והמגוון בממלכות אחרות (ובעיקר בממלכת החיידקים האמיתיים), גדול אף יותר, אף על פי שהוא פחות נראה לעין; עבור הממלכות האחרות קשה לחבר רשימת תכונות משותפות כמו זו שלעיל. חיידקים, למשל, מתרבים ברבייה זוויגית ואל-זוויגית, מפיקים אנרגיה בצורה אירובית ואנאירובית, וכן הלאה.
המיון של בעלי החיים ביהדות.
שלא כמו העושר שבמיון המדעי של בעלי החיים, המיון ההלכתי של בעלי החיים ביהדות הוא מצמצם הרבה יותר, וממיין את כל בעלי החיים רק ל-5 קבוצות שונות: חיות, בהמות, עופות, דגים, שרצים ורמשים, כאשר לכל קבוצה הלכות המיוחדות לה מבחינת הלכות כשרות, טומאה וטהרה ועוד. 4 הקבוצות הראשונות פחות או יותר מקבילות לקבוצות בעלי חיים במיון המדעי, אך לקבוצה החמישית - שרצים ורמשים, אין כל מקבילה במיון המדעי, והיא כוללת בעלי חיים מקבוצות רבות ושונות במיון המדעי.
בספר בראשית מוזכר סדר הבריאה של בעלי החיים, שנבראו לפני האדם. האדם הוא זה שנתן להם שמות.
בעלי החיים והאדם.
ציד.
האדם צד בעלי חיים כבר בתקופה הפרהיסטורית. בעבר הציד היה בעיקר בשביל מזון, לצד שימוש משני בעור, פרווה ועצמות לייצור בגדים וכלים שונים.