哺乳動(dòng)物頭骨比爬行動(dòng)物頭骨的骨塊更少，愈合得更好，這使得哺乳動(dòng)物的頭骨更加堅(jiān)固。如果一個(gè)古動(dòng)物的耳區(qū)構(gòu)造能夠保留下來(lái)并形成化石，那么只要根據(jù)是存在一塊還是三塊聽(tīng)小骨，就可以判斷它是否屬于哺乳動(dòng)物。

哺乳動(dòng)物具有很多特點(diǎn)，比如它們具有很高的代謝率；體溫保持恒定；四肢是向下方伸出，而不是像爬行動(dòng)物或兩棲動(dòng)物那樣向兩側(cè)伸出；有皮毛可以保持身體的溫暖；胚胎在母體內(nèi)發(fā)育，一直發(fā)育到相當(dāng)程度時(shí)才出生；母親用乳汁來(lái)喂養(yǎng)幼仔……不過(guò)，哺乳動(dòng)物的上述特點(diǎn)大多都難以在化石中表現(xiàn)出來(lái)。所以，對(duì)于古生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，要判斷一件化石是哺乳動(dòng)物的還是爬行動(dòng)物的，多數(shù)還是要靠牙齒和骨骼這些容易保存為化石的部分，比如可以通過(guò)動(dòng)物頭骨化石的耳區(qū)結(jié)構(gòu)來(lái)區(qū)分。

哺乳動(dòng)物頭骨比爬行動(dòng)物頭骨的骨塊更少，愈合得更好，這使得哺乳動(dòng)物的頭骨更加堅(jiān)固。爬行動(dòng)物的下頜由多塊小骨頭組成，而哺乳動(dòng)物的下頜骨只由一塊叫齒骨的骨頭構(gòu)成。爬行動(dòng)物的頭骨和下頜骨之間利用方骨和關(guān)節(jié)骨相互連接，聽(tīng)小骨只包括一塊鐙骨（也稱耳柱骨）。而哺乳動(dòng)物的頭骨和下頜骨利用鱗骨和齒骨相互連接，聽(tīng)小骨從外向內(nèi)依次有錘骨、砧骨和鐙骨三塊，其中錘骨和砧骨分別由關(guān)節(jié)骨和方骨演化而來(lái)。聽(tīng)小骨能在耳膜與充滿液體的內(nèi)耳間傳遞聲音到耳蝸，產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)的感知。如果一個(gè)古動(dòng)物的耳區(qū)構(gòu)造能夠保留下來(lái)并形成化石，那么只要根據(jù)是存在一塊還是三塊聽(tīng)小骨，就可以判斷它是否屬于哺乳動(dòng)物。

除了下頜骨和聽(tīng)小骨的不同，哺乳動(dòng)物的牙齒形態(tài)也與爬行動(dòng)物的有較大差別。多數(shù)爬行動(dòng)物嘴中的牙齒是同一種形態(tài)，或者全是錐形，或者全是葉形，但哺乳動(dòng)物的牙齒出現(xiàn)了門齒、犬齒、前臼齒和臼齒的分化，適用于不同的功能，如抓取、穿刺、切割、研磨等。由于食性和行為的差異，不同類群的哺乳動(dòng)物的牙齒形態(tài)也千差萬(wàn)別，于是科學(xué)家僅僅通過(guò)觀察研究牙齒化石，就可以推斷出哺乳動(dòng)物的類別甚至具體到屬種的分類。