唯一的哺乳动物那些产卵而不是生育后代的是单孔目动物。这些动物组成了单孔目，是哺乳动物中最古老的活目。目前世界上仅存两种单孔目动物鸭嘴兽，这是土生土长的澳大利亚，以及针鼹产于澳大利亚、新几内亚和附近的岛屿。除了产卵，单孔目动物还有一些原始的骨骼特征，这些特征不同于其他哺乳动物群体，如胎盘哺乳动物和有袋类动物。特别是单孔目动物的头骨和肩带非常独特。
Monotremata这个名字的意思是“单孔的”。这指的是，像爬行动物和鸟类一样，两性在身体后部都只有一个开口，用于繁殖和排泄。单孔目动物的卵像爬行动物的卵一样，有柔软坚韧的外壳保护。在这两种单孔目动物中，幼崽都是借助卵齿和一种称为痈的肉质结节从卵中挣脱出来的，这种特征在爬行动物中也有。当蛋孵化时，幼鸟相对发育不全，完全依赖父母。和其他哺乳动物一样，单孔目动物用乳腺分泌的乳汁来喂养幼仔。然而，单孔目动物没有乳头;乳汁从导管中渗出到母亲的皮毛上，幼崽将它舔了起来。
已知最早的单孔目化石可追溯到白垩纪(约1.46亿至6600万年前)。这些早期化石不是鸭嘴兽或针鼹，而是已经灭绝的物种。在白垩纪，单孔目动物可能是古超大陆部分的优势哺乳动物冈瓦纳后来成为澳大利亚。科学家们相信单孔类动物的起源无疑要比白垩纪早得多。解剖学证据表明，其起源可能早在侏罗纪中期(约2亿至1.46亿年前)。
