Układ nerwowy i dokrewny
Układ nerwowy i dokrewny są ze sobą ściśle powiązane w swoich funkcjach, gdyż oba służą do koordynacji działań. Gruczoły dokrewne ssaków mają na ogół bardziej złożone funkcje regulacyjne niż te u niższych kręgowców. Dotyczy to w szczególności przysadki mózgowej, która dostarcza hormonów regulujących cykl rozrodczy. Hormon folikulotropowy (FSH) zapoczątkowuje dojrzewanie pęcherzyka jajnikowego. Hormon luteinizujący (LH) pośredniczy w tworzeniu ciałka żółtego z pęcherzyka po owulacji. Prolaktyna, również produkt przedniej części przysadki mózgowej, stymuluje wydzielanie mleka.
Kontrola przysadki mózgowej odbywa się częściowo za pomocą neurohumorów z podwzgórza, części przodomózgowia pozostającej w kontakcie z przysadką mózgową drogami nerwowymi i krążeniowymi. Podwzgórze jest niezwykle ważne u ssaków, ponieważ integruje bodźce pochodzące zarówno ze środowiska wewnętrznego, jak i zewnętrznego, kierując sygnały do wyższych ośrodków lub na drogi autonomiczne.
Móżdżek kręgowców znajduje się w przednim końcu móżdżku. Jego funkcją jest koordynacja czynności ruchowych i utrzymanie postawy. U większości ssaków móżdżek jest silnie rozwinięty, a jego powierzchnia może być zwinięta, aby zwiększyć jego powierzchnię. Dane, z którymi pracuje móżdżek, pochodzą z proprioceptorów („autosensorów”) w mięśniach i z błoniastego labiryntu ucha wewnętrznego, które dostarczają informacji o położeniu i ruchach głowy.
W kręgowych przodkach ssaków półkule mózgowe były ośrodkami odbioru bodźców węchowych (zob. też zapach). Ewolucja kręgowców sprzyjała wzrostowi znaczenia tych płatów w integracji bodźców. Ich wielki rozwój u ssaków jako ośrodków kojarzenia jest odpowiedzialny za „twórcze” zachowanie członków tej klasy – tzn. zdolność uczenia się, przystosowywania się jako jednostki do krótkotrwałych zmian środowiskowych poprzez odpowiednie reakcje na podstawie wcześniejszych doświadczeń. W ewolucji kręgowców istota szara mózgu przesunęła się z prymitywnej pozycji wewnętrznej w półkulach do pozycji powierzchownej. Powierzchowna substancja szara określana jest jako pallium. Paleopallium płazów stało się płatami węchowymi wyższych kręgowców; grzbietowo-boczna powierzchnia, czyli archipallium, stała się hipokampem ssaków. Wielki postęp neuronalny ssaków polega na wykształceniu neopallium, które stanowi większą część mózgowia. Neopallium jest ośrodkiem asocjacyjnym, dominującym ośrodkiem funkcji neuronalnych i jest zaangażowane w tak zwane „inteligentne” reagowanie. Natomiast najwyższym ośrodkiem w mózgu ptaków jest ciało prążkowane (corpus striatum), produkt ewolucyjny jąder podstawnych mózgu płazów. Dlatego też większość złożonych zachowań ptaków ma charakter instynktowny. Powierzchnia neopallium ma u niektórych ssaków tendencję do znacznego rozszerzania się przez zwijanie, tworząc fałdy (gyri) między głębokimi bruzdami (sulci).