É o único representante vivo da família Ornithorhynchidae, e a única espécie do gênero Ornithorhynchus. Juntamente com as equidnas, formam o grupo dos monotremados, os únicos mamíferos ovíparos existentes. A espécie é monotípica, ou seja, não tem subespécies ou variedades reconhecidas.
O ornitorrinco possui hábito crepuscular e/ou noturno. Preferencialmente carnívoro, sua dieta baseia-se em crustáceos deágua doce, insetos e vermes. Possui diversas adaptações para a vida em rios e lagoas, entre elas as membranas interdigitais, mais proeminentes nas patas dianteiras. É um animal ovíparo, cuja fêmea põe cerca de dois ovos, que incuba por aproximadamente dez dias num ninho especialmente construído. Os monotremados recém-eclodidos apresentam umdente similar ao das aves (um carúnculo), utilizado na abertura da casca; os adultos não têm dentes. A fêmea não possuimamas, e o leite é diretamente lambido dos poros e sulcos abdominais. Os machos têm esporões venenosos nas patas, que são utilizados principalmente para defesa territorial e contra predadores. Possui uma cauda similar a de um castor.
As características atípicas do ornitorrinco fizeram com que o primeiro espécime empalhado levado para a Inglaterra fosse classificado pela comunidade científica como um embuste. Hoje, ele é um ícone nacional da Austrália, aparecendo como mascote em competições e eventos e em uma das faces da moeda de vinte centavos do dólar australiano. É uma espécie pouco ameaçada de extinção. Em 2008 pesquisadores começaram a sequenciar o genoma do ornitorrinco e descobriram vários genes compartilhados tanto com os répteis como com as aves, mas cerca de 82% dos seus genes são compartilhados com outras espécies de mamíferos já sequenciadas, como o cão, a ratazana e o homem.
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