Il y a de 16 à 17 vertèbres dorsales, 2 à 3 lombaires, de 13 à 20 caudales. La clavicule est double. Les os de l'avant-bras et les fémurs sont très développés. Les glandes salivaires sont moins grandes que celles des fourmiliers. L'estomac est simple; le caecum très court. 

Ces animaux singuliers, vivant en Australie, Nouvelle-Guinée et dans quelques îles avoisinantes, ont conservé de nombreux caractères archaïques. Ils sont si éloignés des autres mammifères qu'on a été longtemps embarrassé pour leur trouver une place parmi les animaux. Leur nom même de Monotrèmes (du grec monos = unique et trema = orifice) indique déjà l'un de leurs caractères : comme les reptiles et les oiseaux, ils ont un cloaque, qui sert à la fois aux excrétions urinaires et intestinales et de voies génitales, comme les oiseaux, ils ont aussi un bec et sont ovipares. Certains caractères de leur squelette les rapprocheraient des reptiles. Ce qui fait qu'on les classe parmi les mammifères, c'est qu'ils possèdent le caractère qui définit cette dernière classe : ils ont des mamelles. Elles sont même nombreuses, mais à peine visibles et dépourvues de tétines (le lait suinte à travers la peau, à la façon de la sueur).

L'Ornithorhynque (Ornithorhynchus anatinus). L'ornithorhynque a un corps aplati, des jambes courtes, terminées par des doigts palmés, ce qui en fait un animal aquatique; mais il est aussi parfaitement organisé pour fouir. Les mâles ont un éperon au talon, dirigé vers l'intérieur et l'arrière, relié à une glande qui secrète une substance vénéneuse. Le corps est couvert de poils; la queue est courte et aplatie. Pas de dents, mais des tubercules fibreux; le museau est allongé en forme de bec de canard. La longueur de l'animal est de 36 centimètres avec une queue de 14 centimètres. Il habite le bord des fleuves de l'Est de l'Australie. Il se creuse un terrier près de la rive. Sa nourriture est constituée par des mollusques et de petits insectes aquatiques. 

Les Echidnés (Zaglossus). - Leur corps lourd, aplati, porte une tête terminée par un rostre mince,  allongé, à l'extrémité duquel se trouve une bouche très petite; on dirait un véritable bec; pas de dents. Les jambes sont armées d'ongles puissants; presque pas de queue. Les glandes mammaires, très petites, ont environ six cents conduits excréteurs. Le corps est recouvert de piquants. Longueur du corps, 50 centimètres. On les trouve dans les montagnes d'Australie; ils creusent très rapidement leur terrier, mais marchent lentement à la surface du sol. Ils se nourrissent de vers et d'insectes. Surpris, ils se roulent en boule comme les hérissons. 

Genres disparus : Monotrematum, Obdurodon, Steropodon.

Zaglossus (échidné à long nez) : Zaglossus bartoni,  Zaglossus bruijni. Disparus : Zaglossus hacketti, Zaglossus, robusta, Zaglossus ramsayi, Z. owenii, Z. harrisoni, Z. attenboroughi.

Les Monotrèmes ont depuis longtemps excité l'intérêt des zoologistes. Ils représentent l'Australie dans ce qu'elle a de singulier. La découverte de l'Amérique a considérablement élargi le cadre de la zoologie, mais jamais les naturalistes n'ont été embarrassés pour en ranger les animaux systématiquement, leurs formes ne s'éloignant pas de celles des animaux de l'ancien continent. Il n'en est pas de même pour l'Australie. Les Marsupiaux nous en ont déjà fourni un exemple, et ils ne sont pas les êtres les plus étranges de ces contrées. 

"Parmi les animaux extraordinaires, dit Giebel les Monotrèmes sont les plus singuliers; toutes les irrégularités que nous avons vues chez les édentés, nous les retrouvons chez eux à un bien plus haut degré".
 

Les Monotrèmes sont des mammifères; le fait est certain, mais il a fallu des années avant qu'on eût cette certitude. On est resté longtemps sans connaître les glandes mammaires, et l'on admettait comme vraie la fable qu'avait inventée celui qui découvrit ces animaux. Meckel, le premier, en 1824, vit les mamelles de l'ornithorhynque, et en publia la description. Avant lui on regardait ces organes comme des glandes muqueuses. Le mamelon, en effet, manque chez les Monotrèmes. Les glandes situées le long des flancs de la femelle ont de nombreux canaux excréteurs, qui s'ouvrent à la surface de la peau, et qui sont en partie recouverts par les poils. Chez beaucoup de Mammifères, les mâles ont des glandes analogues et situées à la même région; aussi les anatomistes méconnurent ces organes jusqu'au moment où Meckel et Baer montrèrent, le premier, que ces glandes font défaut chez l'ornitotorhynque mâle, et le second, que les mamelles de la baleine sont construites sur le même type. Plus tard, en 1832, Richard Owen reprenant l'étude des mamelles chez les Monotrèmes, trouva que chacune d'elles était pourvue de cent vingt ouvertures environ. Il vit qu'elles sécrétaient réellement du lait, et trouva de ce lait coagulé dans l'estomac des jeunes animaux. Il arriva ainsi à ranger les Monotrèmes parmi les Mammifères.

Un Ornithorhynque.

Lorsqu'on jette un simple coup d'oeil sur un ornithorhynque ou sur un échidné, on se demande naturellement à quelle classe il appartient; il ne faut donc pas s'étonner, que les premières peaux importées en Angleterre aient été attribuées à l'imagination d'un charlatan. On voyait là une peau de taupe, avec un bec de canard, et l'on fut obligé de s'habituer, presque avec répugnance, à l'idée que pareil animal fabuleux pouvait exister. L'échidné, découvert plus tard, en 1824, causa moins d'étonnement: on connaissait déjà l'ornithorhynque, et l'on trouva facilement chez lui ce que l'on avait cherché si péniblement chez celui-ci.

En résumé, on serait tenté de dire que les Monotrèmes, à force de singularités, n'ont des mammifères que la peau : l'ornithorhynque le pelage, l'échidné les piquants; ils s'en distinguent essentiellement par tous les autres caractères. Un bec, corné comme celui du canard, remplace chez eux la bouche, et les organes génito-urinaires débouchent dans un cloaque. Nous retrouvons cette disposition chez les oiseaux, mais ils s'éloignent complétement de ceux-ci par leurs formes et par le squelette. Le bec corné, le cloaque, la clavicule double se trouvent aussi chez les tortues, et leur caractère d'animaux représentant un stade archaïque d'évolution n'en est que plus évident. Ils se rapprochent des marsupiaux par la conformation des os du bassin, et, comme eux, ils mettent bas des embryons, mais ils n'ont pas de bourse marsupiale et ne portent pas leurs petits avec eux. (A.E. Brehm).