On a recensé en Australie 282 espèces de mammifères, dont 210 sont endémiques. On y trouve deux des trois espèces d’échidnés connues, ainsi que le singulier ornithorynque — emblème de la Nouvelle-Galles-du-Sud —, mammifère aquatique à fourrure doté d’un bec de canard et d’ergots venimeux.
Les célèbres marsupiaux sont représentés par une soixantaine d’espèces de kangourous, wallabies et dendrolagues (petits kangourous arboricoles), dont plus de la moitié est menacée de disparition. Le koala, l’un des emblèmes animaux du Queensland, vit uniquement dans les forêts d’eucalyptus, dont il choisit avec soin les feuilles d’une vingtaine d’espèces comme nourriture. Parmi les autres mammifères propres à l’Australie figure le dingo, un chien sauvage descendant de chiens domestiqués introduits par l’homme dans l’île il y a environ 12 000 ans, chassant la nuit et grand prédateur de moutons. La faune australienne comprend également un certain nombre de mammifères originaires d’autres régions du monde et importés en Australie au fil des siècles. L’exemple le plus connu est le lapin, dont l’introduction et la prolifération — en raison de l’absence de prédateurs — ont causé une véritable catastrophe écologique.