El orden Monotremas constituye el único de mamiferos prototerios; son los llamados ornitorrincos y equidnas. Se caracteriza por presentar los rasgos más primitivos de todos los mamiferos: reproduccion ovipara (incuban los huevos); utero, vagina y presencia de glandulas mamarias sin pezones en las hembras, y testiculos intraabdominales en los machos alojados en una bolsa externa (escroto); sin pabellones auditivos, encefalo primitivo, mandibula con carencia de dientes en los individuos adultos, tubo digestivo y vias urogenitales que finalizan en una cloaca, hocico terminado y recubierto de un pico córneo y, en el caso de las madres, la presencia de un espolón en la cara interna de las patas posteriores. Los Monotremas comprenden las familias Taquiglosidos y Ornitorrinquidos.

Los Taquiglosidos (equidnas) son monotremas robustos, insectivoros, de habitos terrestres. Se caracterizan por presentar el cuerpo cubierto de púas (los pelos se han modificado en espinas), hocico en forma de pico muy largo y tubular, lengua vermiforme (larga y pegajosa para capturar insectos), fuertes extremidades provistas de uñas y cola muy corta. Las hembras desarrollan una bolsa incubadora en el abdomen durante la época de cría, en donde introducen los huevos hasta que se produce el nacimiento. A esta familia pertenecen los géneros Tachiglossus y Zaglossus. Habitan en Tasmania, Australia y Nueva Guinea.

Los Ornitorrinquidos (ornitorrincos) son monotremas adaptados a la vida acuatica (son excelentes nadadores), de ahí que posean un pico corneo largo y aplanado similar al de los patos, con las fosas nasales situados en su extremo. Presentan pequeñas y numerosas piezas dentarias que perderán totalmente al llegar a la edad adulta; la cola es plana y las patas palmeadas. Se reproducen por huevos que la hembra incuba durante dos semanas. Habitan exclusivamente en Australia y Tasmania.