Jabarkan Kelas Mammalia dari Binatang menyusui

Subkelas Prototheria: monotremata: ekidna dan platipus

Subkelas Theriiformes: mamalia yang melahirkan dan kerabat prasejarahnya

Infrakelas Holotheria: mamalia modern yang melahirkan dan kerabat prasejarahnya

Superkohort Theria: mamalia yang melahirkan

Magnordo Australidelphia: marsupialia Australia dan monito del monte

Magnordo Ameridelphia: marsupialia Dunia Baru yang sekarang dianggap parafili, dengan celurut oposum lebih dekat kepada australidelfian.

Grandordo Anagalida: lagomorpha, rodensia, dan celurut gajah

Grandordo Ferae: karnivora, tenggiling, †kreodon, dan kerabatnya

Grandordo Archonta: kelelawar, primata, kubung, dan tupai

Ordo Tubulidentata incertae sedis: babi tanah

Mirordo Eparctocyona: †condylarth, paus, dan artiodaktila (ungulata berkuku genap)

Mirordo †Meridiungulata: ungulata Amerika Selatan

Mirordo Altungulata: perisodaktila (ungulata berkuku ganjil), gajah, lembu laut, dan hyrax

Pada awal abad ke-21, studi molekuler berdasarkan analisis DNA menunjukkan hubungan baru di antara keluarga mamalia. Sebagian besar temuan ini telah divalidasi secara independen oleh data ada/tidaknya retrotransposon. Sistem klasifikasi berdasarkan studi molekuler mengungkapkan tiga kelompok utama atau garis keturunan dari mamalia berplasenta, yaitu Afrotheria, Xenarthra, dan Boreoeutheria, yang bercabang pada Periode Kapur. Hubungan antara ketiga garis keturunan ini kontroversial, dan ada tiga hipotesis yang diajukan sehubungan dengan kelompok mana yang bersifat basal. Hipotesis-hipotesis tersebut adalah Atlantogenata (Boreoeutheria sebagai basal), Epitheria (Xenarthra sebagai basal) dan Exafroplacentalia (Afrotheria sebagai basal). Boreoeutheria sendiri mengandung dua garis keturunan utama, yaitu Euarchontoglires dan Laurasiatheria. Perkiraan waktu divergensi antara ketiga kelompok mamalia berplasenta ini berkisar antara 105 hingga 120 juta tahun yang lalu, tergantung pada jenis DNA yang digunakan (seperti DNA inti atau DNA mitokondria) dan berbagai interpretasi data paleogeografis.

Kladogram di atas didasarkan pada Tarver dkk. (2016). Sementara itu, menurut Mammal Species of the World  (MSW), Sistem Informasi Taksonomi Terpadu (ITIS), dan Catalogue of Life, mamalia terdiri atas 29 ordo, yaitu Afrosoricida, Artiodactyla, Carnivora, Cetacea, Chiroptera, Cingulata, Dasyuromorphia, Dermoptera, Didelphimorphia, Diprotodontia, Erinaceomorpha, Hyracoidea, Lagomorpha, Macroscelidea, Microbiotheria, Monotremata, Notoryctemorphia, Paucituberculata, Peramelemorphia, Perissodactyla, Pholidota, Pilosa, Primates, Proboscidea, Rodentia, Scandentia, Sirenia, Soricomorpha, dan Tubulidentata.