Anticamente i naturalisti consideravano i monotremi come una classe a sé nel regno animale, a causa delle loro caratteristiche che rendevano difficoltosa una classificazione: ancora oggi c’è chi considera l’echidna e l’ornitorinco come marsupiali, e chi li ritiene facenti parte degli sdentati. In realtà i monotremi sembrerebbero un anello di transizione tra le classi dei mammiferi, degli uccelli e dei rettili, ma sono classificati tra i mammiferi perché dotati di ghiandole mammarie. Fu Meckel che le trovò nell’ornitorinco nel 1824, e scoprì che queste ghiandole sboccavano in fini canali, circa 120, sul fianco della femmina, e secernevano un vero latte: questi animali infatti non presentano i capezzoli. I monotremi hanno in comune con i mammiferi solo il rivestimento esterno del corpo: I’ornitorinco ha un mantello di pelo e l’echidna gli aculei, la bocca è a forma di becco, simile a quello dell’anatra, e l’apparato escretore è riunito con quello genitale nella cloaca. Queste ultime due caratteristiche richiamano quelle degli uccelli. Per ciò che riguarda la loro somiglianza con i rettili, hanno in comune con la tartaruga la mandibola e la doppia clavicola, mentre ricordano i marsupiali per le ossa del bacino e per il fatto che i loro cuccioli non hanno ancora completato lo sviluppo al momento della nascita: tuttavia i monotremi sono privi della caratteristica borsa ventrale propria dei marsupiali.
Il corpo è tozzo e appiattito, e presenta zampe corte e una coda breve e piuttosto floscia: i piedi, che nei maschi presentano uno sperone corneo, situato nel calcagno, hanno cinque dita, rivolte all’infuori e sono dotate di robuste unghie. In alcuni di questi animali i denti sono formati da piastre cornee aderenti alle mandibole, ma nella maggior parte dei casi, sono assenti del tutto; gli occhi sono piccoli e le orecchie sono prive di padiglione esterno. Tra i principali rappresentanti del gruppo è l’echidna, detta anche istrice per gli aculei che la ricoprono quasi interamente: come il riccio , quando si sente minacciata si appallottola, oppure scava una piccola buca dove si introduce per riparare le parti molli del suo corpo, situate in posizione inferiore. Il becco è cilindrico e la lingua, sottile e vermiforme, può essere spinta all’esterno; in generale, l’echidna si nutre di larve e di piccoli insetti, ma non disdegna, tuttavia, lambire i resti dei cadaveri di altri animali. Essendo un animale dalle abitudini notturne, di giorno vive nascosta, in tane scavate tra le radici degli alberi; di notte invece va a caccia di cibo, fiutando, e se necessario scavando, ogni crepa del terreno che riveli la presenza di formiche, vermi o termiti. Esteriormente l’echidna è molto simile nei due sessi a parte lo sperone corneo posseduto solo dal maschio; la femmina partorisce i suoi piccoli in dicembre e li allatta per un lungo periodo di tempo.
L’habitat naturale dell’echidna si trova in Australia, e precisamente nella regione del Nuovo Galles del Sud e della Nuova Olanda sud-orientale: preferibilmente questo animale vive in regioni montuose, giungendo anche a 1.000 metri di altitudine. Anche l’ornitorinco è di origine australiana, e i primi coloni che giunsero in quei luoghi gli dettero il nome di «talpa acquatica» per la sua somiglianza con questo animale; benché la forma del suo corpo ricordi anche quella del castoro e quella della lontra : infatti possiede una coda appiattita a forma di spatola interamente coperta di peli negli animali giovani e nuda inferiormente nelle forme adulte. La pelliccia dell’ornitorinco è formata da uno strato lanoso e impermeabile, e da uno setoloso che protegge, a sua volta, quello lanoso. Le cinque dita dei piedi che si dipartono da zampe molto corte, sono collegate tra di loro da una membrana natatoria, utile sia per scavare che per nuotare. Gli ornitorinchi vivono sulle rive dei fiumi in tane costituite da gallerie scavate dagli animali stessi, lunghe circa 6 metri. Solitamente le tane hanno due entrate una rivolta alla superficie dell’acqua, l’altra posta circa un metro al di sopra.