של כ-37 מעלות אפילו כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת לעשרות מעלות מתחת לנקודת הקפאון. פרווה וצמר יונקים שימשו את האדם מאז התקופה הפרהיסטורית להכנת ביגוד חורף. באזורי אקלים בהם יש הבדלי טמפרטורה בין עונות השנה, יונקים רבים רבים משירים את שערם ומצמיחים אותו מחדש פעמיים בשנה, כך שיש להם פרוות חורף ארוכה ופרוות קיץ קצרה. השיער מכיל בדרך-כלל צבענים, כמו מלנין, הנותנים לו את צבעיו השונים.
השער אבד לחלוטין רק ביונקים ימיים מסוימים כמו הלווייתנאים, אשר אצלם בידוד תרמי מושג באמצעות שכבת שומן תת-עורית. אצל יונקים מסוימים החיים באקלים חם, בעיקר גדולי גוף כמו קרנפים והיפופוטמים, שער הגוף אבד ברובו אך לא כולו.
מבנים נוספים אצל יונקים שונים הם למעשה שערות או גלגול של שערות. זיפי "שפם" ארוכים (לטינית: "vibrissa"), כמו אצל טורפים ומכרסמים, רגישים למגע ומשמשים לחישה, בעיקר בחשכה ובמחילות אפלות. ריסים אצל יונקים רבים מגינים על העיניים. קוצי דורבנים וקיפודיים הם שערות שהתקשו. קרני הקרנפיים עשויים ממעטה שיער קרני שהתקשה.
ויסות טמפרטורת הגוף.
בדומה לעופות, ובניגוד לזוחלים וכמעט כל שאר בעלי החיים, יונקים מסוגלים לווסת את טמפרטורת הגוף שלהם כך שהיא נשארת קבועה למדי בטווח רחב של טמפרטורות סביבה (הומאותרמיות). יכולת זו היא המפתח לתפוצתם הרחבה של היונקים, ולהתאמתם למרבית אזורי האקלים על כדור הארץ. הומאותרמיות מאפשרת ליונקים להיות פעילים בלילה, אפילו באזורים קרים, או להתחיל את פעילותם מיד בבוקר בלי להתחמם קודם בשמש. הומאותרמיות גם מאפשרת טמפרטורת גוף גבוהה מזו האופיינית לבעלי חיים פויקילותרמיים (בלתי הומאותרמים), אשר מגבירה את קצב חילוף החומרים, וכתוצאה מכך מרבית היונקים הם יצורים פעילים וסקרניים המרבים לחקור את סביבתם, ללמוד ולשחק.
בסביבה קרה מן הטמפרטורה המיטבית של הגוף, הומאותרמיות דורשת יכולת לייצר חום גוף באופן פעיל (אנדותרמיות). יכולת זו מתאפשרת ביונקים באמצעות מספר מנגנונים שונים. "שומן חום" הוא למעשה רקמה של תאים אוגרי שומן העשירים במיטוכונדריות ובכלי דם (ומכאן צבעם החום). בתהליך מעגל קרבס במיטוכונדריות אלו נותקה אגירת האנרגיה ב-ATP, ולכן האנרגיה מתפזרת בצורת חום. רקמות שומן חום נפוצות במיוחד בוולדות של יונקים, מתחת לעור על פי רוב באזור השכמות, ומאפשרות להם לשמור על חום גופם. חום גם נוצר בגוף כתוצר לוואי של כל תנועה שהיא, אך רעד צמרמורת היא צורת תנועה ייעודית לייצור חום ביונקים. החום הנוצר נשמר בגוף בזכות מנגנוני בידוד כמו שיער, שכבת שומן תת-עורית, ויכולת היונקים לצמצם את נפח נימי הדם הקרובים לעור.
בסביבה חמה מן הטמפרטורה המיטבית של הגוף, הוויסות דורש יכולת לקרר את הגוף באופן פעיל, על ידי איבוד חום לסביבה, וגם יכולת זו מושגת באמצעות מספר מנגנונים שונים. הזעה והלחתה מקררות את הגוף באמצעות נידוף של מים. הן יעילות כאשר הלחות היחסית של האוויר אינה גבוהה מדי ומאפשרת נידוף, אך חסרונן הוא באיבוד מים אשר בבתי-גידול מסוימים כמו מדבריות עלולים להימצא בצמצום ויש לחסוך בהם. דרך חסכונית יותר לאבד חום היא להרחיב נימי דם העוברים בסמוך לעור, בעיקר באזורי גוף החשופים לרוח. אפרכסות אוזניים גדולות במיוחד משמשות לאיבוד חום ביונקים מדבריים כמו ירבועיים ושועלי פנק, וכן אצל פילים.
האזור העיקרי במוח היונקים האחראי על ויסות הטמפרטורה וחום הגוף הוא החלק הקדמי של ההיפותלמוס.
להומאותרמיות, אנדותרמיות וקצב גבוה של חילוף חומרים יש גם חיסרון: הם גובים מחיר בהוצאה אנרגטית גבוהה, ולכן יונקים זקוקים למזון רב יותר מבעלי-חיים פויקילותרמיים באותו גודל גוף. באזורים קרים שבהם יש מעט מזון בעונת החורף, יונקים מסוימים מפחיתים את בזבוז האנרגיה על ידי שקיעה בתרדמת חורף. בעת תרדמת החורף צונחת טמפרטורת הגוף לכמה מעלות בלבד מעל נקודת הקפאון, וקצב הנשימה ופעימות הלב מואט מאוד. כתוצאה מכך מושג קצב חילוף החומרים נמוך, המאפשר ליונקים כאלו לשרוד במשך חודשים ללא מזון, פרט לשומן שנאגר בגופם לפני התרדמה. תרדמת חורף יכולה להימשך עד שמונה חודשים אצל המרמיטה. בין יונקי ארץ ישראל שוקעים בתרדמת חורף קיפודים, נמנמניים וכמה מינים של עטלפי חרקים. עטלפים מסוימים עשויים לשקוע במצב דמוי תרדמת חורף על בסיס יומי, למשך שעות האור בלבד. תרדמה יומית כזו קרויה נמנום (Torpor).
מינים מעטים מאוד של יונקים איבדו באופן משני חלק מן היכולות ההומאותרמיות שלהם. מינים האלו הם בעיקר שוכני מאורות באזורים חמים, בית גידול בו תנודות הטמפרטורה הן קטנות יחסית, למשל החולד העירום.
שיניים.
קבוצות חולייתנים אחרות - דגים, דוחיים וזוחלים - הן בעלי שיניים דומות צורה (הומודונטיות). בניגוד להם, שיני יונקים במרבית הקבוצות (פרט ללווייתנאים) הן הטרודונטיות - הן עוברות התמחות לצורות שונות וייעודיות:
מספרי השיניים מכל צורה בדרך-כלל קבועים בכל מין של יונקים, והם שימושיים כמאפיינים מובהקים לצורך מיון קבוצות יונקים שונות, אפילו במאובנים. לכן מקובל בתחום הזואולוגיה של יונקים לציינם בנוסחת שיניים. בנוסחה נרשמות משמאל לימין מספרי החותכות, הניבים, הקדם טוחנות והטוחנות בכל צד של הלסת, כאשר שיני הלסת העליונה נרשמות בשורה העליונה ושיני הלסת התחתונה בשורה התחתונה, עם קו מפריד ביניהן. לדוגמה, אצל החזיר יש 3 חותכות, ניב אחד, 4 קדם טוחנות ו-3 טוחנות בכל רבע לסת, ובסך הכל 44 שיניים. נוסחת השיניים שלו נרשמת כך:
formula_1 = 44
זוהי הנוסחה הבסיסית ביותר אצל היונקים השיליניים, אשר התקיימה ככל הנראה באב הקדמון המשותף שלהם. ואולם במרבית קבוצות היונקים ניכרת התמעטות של השיניים, לעיתים עד כדי העלמות מוחלטת של טיפוסי שיניים שאינם דרושים. תהליך זה ניכר מאוד אצל מכרסמים כמו העכבר, אשר איבד לחלוטין את הניבים והקדם-טוחנות, וגם מספר החותכות אצלו קטן לאחת בכל רבע לסת, לכן נוסחת השיניים שלו היא:
formula_2 = 16
שיניים נשברות ונשחקות, בעיקר במיני יונקים הניזונים ממזון גס וקשה, ולכן חלקן מתחלף במהלך החיים. מערכת השיניים הראשונה - שיני החלב - כוללת חותכות, ניבים וקדם-טוחנות. היא מתחלפת לקראת ההתבגרות, ואז מופיעות גם הטוחנות. במרבית היונקים יש רק חילוף אחד, אך אצל הפילים הטוחנות והקדם טוחנות מתחלפות מספר פעמים לאורך החיים. במספר קבוצות ובעיקר אצל המכרסמים, שורשי שיניים עשויים להמשיך לצמוח כל החיים, באופן המפצה על שחיקת חלקה העליון של השן.
אבולוציה של היונקים.
מתוך ייחודה וגודלה של מחלקת היונקים ניתן לצפות שתהייה לה אבולוציה ארוכה ונפרדת. ואכן הודות לממצאי המאובנים ולעדות הטקסונומיה המולקולרית מוכרת כיום האבולוציה של היונקים במשך יותר מ-300 מיליון שנה, כמעט ללא פערים גדולים מרמת המשפחה.
הזוחלים הסינאפסידיים של סוף הפלאוזואיקון.
ראשיתם של היונקים בזוחלים סינאפסידיים מסוף עידן הפלאוזואיקון, בתור הקרבון ובתור הפרם. המונח סינאפסידיים מתייחס למספרם ולמיקומם של "פתחי צדע", פתחים בגולגולת מאחורי ארובת העין המאפשרים את הגדלת שרירי הלעיסה. גולגולות סינאפסידיות הן בעלות פתח צדע יחיד מכל צד, בניגוד לגולגולות דיאפסידיות שהן בעלות שני פתחי צדע מכל צד, שגם מיקומם יחסית לעצמות הגולגולת שונה. התצורה הדיאפסידית מאפיינת את מרבית הזוחלים ששרדו כיום וכן את העופות ואת אבותיהם הדינוזאורים, בעוד שהתצורה הסינאפסידית אפיינה את כל הזוחלים הנכחדים בשושלת המובילה ליונקים, וכיום שרדה ביונקים בלבד.
שתי קבוצות נפוצות מאוד של זוחלים סינאפסידים בתור הפרם היו הפליקוזאורים והתראפסידים. מן הראשונים בעיקר נמצאו מספר גדול של מינים שונים, מהם הטורפים הגדולים ביותר בתקופתם, באורך של שלושה מטרים ויותר. היחסים המדויקים בין קבוצות קרובות אלו עדיין לא הובררו במלואם. הפליקוזאורים קדמו לתראפסידים וככל הנראה היו אבותיהם, אבל שתי הקבוצות התקיימו זו לצד זו במשך כמה עשרות מיליוני שנה.
בסוף תקופת הפרם התרחשה הכחדת פרם-טריאס – הכחדה המונית מן הקשות שתועדו ברשומות המאובנים: כ-70% מכלל מיני החולייתנים היבשתיים נכחדו. הכחדה זו סיימה את עידן השליטה הסינאפסידית ופתחה את תור השגשוג של הזוחלים הדיאפסידים, כמו הארכוזאורים וצאצאיהם הדינוזאורים, אשר ככל הנראה היו מותאמים טוב יותר לאקלים החם והיבש שאפיין את מרבית עידן המזוזואיקון. עם זאת זוחלים סינאפסידים שונים שרדו גם בעידן המזוזאיקון, ומהם התפתחו בסופו של דבר היונקים.
יונקים ראשונים בעידן המזוזואיקון.
קבוצה גדולה של זוחלים תראפסידים בתור הטריאס, התור הראשון של המזוזואיקון, היו הצינודונטים. הקבוצה הוגדרה לראשונה על ידי הפלאונטולוג המפורסם מן המאה ה-19 ריצ'רד אוון ופירושו המילולי של השם הוא "שיני כלב", המעיד על התצורה ה"יונקית" של שיניהם. הקבוצה כוללת מינים רבים מכל היבשות, הקדומים שבהם כבר בסוף הפלאוזואיקון לפני ההכחדה הגדולה. הגדולים שבהם הגיעו לגודל של דוב. הענף המתקדם ביותר של הצינודונטים היה ה-Eucynodontia ("צינודונטים אמיתיים") וממנו השתלשלו ככל הנראה היונקים.
תור היורה באמצע המזוזואיקון כבר עשיר למדי במאובנים של דמויי יונקים (Mammaliformes) ושל "יונקים פרימיטיבים". שמות המונחים מעידים על הבדלים הדרגתיים ביותר, עד כי הפלאונטולוגים חלוקים לעיתים קרובות בשאלה אילו מן המינים כבר זכאים להיות מסווגים כיונקים ואילו עדיין כזוחלים. רבים מהם מפגינים תכונות שלד האופייניות ליונקים כמו קופסת מוח מוגדלת, חיך משני, הצטמצמות חלק מן העצמות בלסת התחתונה, התמחויות של השיניים ופולי עורף זוגיים.