สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมหลายชนิด จะมีการอพยพย้ายถิ่นฐานตามแต่ฤดูกาล โดยจะย้ายถิ่นฐานจากถิ่นเดิมที่เคยอยู่อาศัย เมื่อสภาพสิ่งแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไป เช่นแหล่งอาหารที่เคยอุดมสมบูรณ์เริ่มขาดแคลน สภาพอากาศมีความหนาวเย็นเกินไปหรือร้อนจัดจนเกินไป ไม่สามารถดำรงชีวตอยู่ได้ หรืออาจอพยพย้ายถิ่นฐานเพื่อหาแหล่งที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมสำหรับการผสมพันธุ์ การอพยพย้ายถิ่นฐานของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมจะขึ้นอยู่กับสิ่งปลุกเร้าทางสรีระร่างกายด้วย ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ และเมื่อสภาพภูมิอากาศกลับคืนสู่สภาพเดิม ก็จะอพยพย้ายถิ่นฐานกลับมายังถิ่นเดิม และจะปฏิบัติเป็นประจำทุก ๆ ปี[12]

ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดเจนในเรื่องของการอพยพย้ายถิ่นฐานของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม ได้แก่การอพยพของสัตว์ที่มีกีบเช่นกวางเรนเดียร์ที่อาศัยในแถบทวีปอเมริกาเหนือ ซึ่งนักชีววิทยาได้ทำการติดตาม ค้นคว้าและสำรวจถึงพฤติกรรมอันแปลกประหลาดของกวางเรนเดียร์ ที่จะต้องอพยพย้ายถิ่นฐานในทุก ๆ ปี ซึ่งพฤกติกรรมดังกล่าวมีระยะเวลามากกว่าร้อยปีขึ้นไป กวางเรนเดียร์จะอาศัยอยู่ในแถบเขตแดนที่ทุรกันดารทางตอนเหนือของอเมริกาในช่วงฤดูร้อน และอพยพลงทางตอนใต้ในช่วงเดือนกรกฎาคมของทุกปี โดยใช้เส้นทางเดิมที่อพยพจากทางตอนเหนือของอเมริกา และระหว่างการอพยพจะมีการผสมพันธุ์กันด้วย

เมื่อถึงช่วงฤดูหนาวกวางเรนเดียร์จะอยู่กับที่ ไม่เดินทางย้ายไปไหนจนกระทั่งย่างเข้าสู่ฤดูใบไม้ผลิ จึงจะเริ่มการอพยพย้ายกลับคืนถิ่นฐานในอเมริกาเหนืออีกครั้ง ระหว่างทางกวางเรนเดียร์ที่ได้รับการผสมพันธุ์จากการเดินทาง จะออกลูกในช่วงการอพยพย้ายกลับถิ่นฐานด้วย การอพยพของกวางเรนเดียร์จะเป็นการเนทางเป็นฝูงใหญ่ ด้วยปริมาณกวางจำนวนมากกว่าร้อยตัวขึ้นไป และมุ่งหน้าเดินทางเพียงอย่างเดียวโดยไม่หวั่นและเกรงกลัวต่ออุปสรรคตลอดการเดินทาง บางครั้งจากการติดตามการอพยพของกวางเรนเดียร์ นักชีววิทยาพบว่ามีกวางในฝูงจำนวนไม่น้อยกว่าร้อยตัว จมน้ำตายในขณะที่พยายามจะข้ามแม่น้ำที่เชี่ยวกราดหรือถูกสัตว์นักล่าโจมตีเป็นอาหารโดยที่ไม่ยอมเปลี่ยนทิศทางในการอพยพ

วาฬหลายชนิดในท้องทะเลและมหาสมุทร เช่นวาฬบาลีน วาฬอัมพ์แบค วาฬสีเทา จะมีการอพยพย้ายถิ่นฐานตามฤดูกาลเป็นประจำ ในระยะทางหลายพันกิโลเมตร แต่การอพยพของวาฬส่วนใหญ่ จะเป็นการอพยพเพื่อหาแหล่งที่เหมาะสมในการผสมพันธุ์และออกลูก ซึ่งการเดินทางด้วยระยะทางหลายพันกิโลเมตรทั้งการเดินทางไปและกลับโดยยึดเส้นทางเดินทางเดิมโดยไม่หลงทาง ยังเป็นสิ่งนักชีวิวิทยาและนักสัตววิทยา ยังไม่สามารถหาคำอธิบายได้อย่างชัดเจน[12]

ค้างคาวเป็นสัตว์ที่มีการอพยพย้ายถิ่นฐานเช่นเดียวกัน แต่การอพยพยของค้างคาวกลับมีไม่มากเหมือนกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมชนิดอื่น และมีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น โดยจะอพยพย้ายถิ่นฐานเพื่อหลบหนีอากาศที่หนาวเย็น ไปยังเขตพื้นที่ที่มีสภาพอากาศที่อบอุ่นกว่า