L'Ornithorynque (Ornithorhynchus anatinus) est une petite espèce de mammifère semi-aquatique endémique de l'est de l'Australie, y compris en Tasmanie. C'est l'une des cinq espèces de l'ordre des monotrèmes, les seuls mammifères qui pondent des œufs au lieu de donner naissance à des petits vivants (les quatre autres espèces sont des échidnés). C'est la seule espèce survivante de la famille des Ornithorhynchidae et du genre Ornithorhynchus bien qu'un grand nombre de fragments d'espèces fossiles de cette famille et de ce genre aient été découverts.
L'apparence bizarre de ce mammifère pondant des œufs, muni d'aiguillons venimeux, à bec de canard, à queue de castor, qui lui sert à la fois de gouvernail dans l'eau et de réserve de graisse, et à pattes de loutre a fortement surpris les premiers explorateurs qui l'ont découvert et bon nombre de naturalistes européens ont cru à une plaisanterie. C'est l'un des rares mammifères venimeux : le mâle porte un aiguillon sur les pattes postérieures qui peut libérer du venin capable d'infliger de vives douleurs à un être humain. Les traits originaux de l'ornithorynque en font un sujet d'études important pour connaître l'évolution des espèces animales et en ont fait un des symboles de l'Australie : il a été utilisé comme mascotte pour de nombreux évènements nationaux et il figure au verso de la pièce de 20 centimes (cents) australiens.
Jusqu'au début du XX^e siècle, il a été chassé pour sa fourrure mais il est protégé à l'heure actuelle. Bien que les programmes de reproduction en captivité aient eu un succès très limité et qu'il soit sensible aux effets de la pollution, l'espèce n'est pas encore considérée comme en danger.

Quand le premier ornithorynque fut découvert par les Européens en 1798, le gouverneur de Nouvelle-Galles du Sud, le capitaine John Hunter, en fit envoyer un pelage et des dessins en Grande-Bretagne. Les scientifiques britanniques furent d’abord persuadés qu’il s’agissait d’un canular. George Kearsley Shaw, qui fit la première description de l’animal dans le Naturalist’s Miscellany en 1799, expliquait qu’il était impossible de ne pas avoir de doute sur l’existence réelle de l’animal et Robert Knox croyait qu’il s’agissait d’un montage, œuvre d’un taxidermiste asiatique. Il pensait que quelqu’un avait cousu un bec de canard sur la fourrure d’un animal ressemblant à un castor et Shaw essaya même de trouver les points de couture.
L’animal fut appelé Platypus par les Anglais, nom composite dérivé des mots grecs πλατύς (« platís », plat, large) et πους (« pois », pied), c’est à dire « pied plat ». Mais on s’aperçut très vite que ce nom avait déjà été utilisé pour désigner un invertébré, un coléoptère de la famille des Platypodidae, super-famille des Curculionoidea, par l’entomologiste Johann Friedrich Wilhelm Herbst (1743-1807). Un autre zoologiste, qui avait reçu également un animal de la part de Joseph Banks, Johann Friedrich Blumenbach, lui avait donné en parallèle un nom différent en 1800 : Ornithorhynchus paradoxus et il fut finalement appelé Ornithorhynchus anatinus. Le nom ornithorynque vient du grec ορνιθόρυνχος (« ornithorhynkhos »), qui signifie « à nez d’oiseau », et le nom d’espèce anatinus qui signifie « comme un canard » en latin.
En 1803, le géologue Barthélemy Faujas de Saint-Fond utilise la graphie ornithoringue. Georges Cuvier, utilise la double orthographe ornithorhynque et ornithorinque dans le tome 3 des Leçons d’anatomie comparée, respectivement pages 107 et 243.Le monde entier ne découvrit l’ornithorynque qu’en 1939 quand le magazine National Geographic publia un article décrivant les efforts pour l’étudier et le maintenir en captivité (tâche très difficile : le premier lieu où il a survécu — et toujours un des seuls — est la réserve d'Healesville au Victoria). Bien peu de jeunes ont pu être élevés jusqu’à présent : la première portée née en captivité date de 1943.

C'est un animal nocturne et farouche, presque insaisissable. D'aspect mi-reptile mi-mammifère, l'ornithorynque est longtemps passé pour une chimère. Aujourd'hui, les scientifiques voient en lui un des animaux les mieux adaptés aux conditions de vie du continent australien.
L'ornithorynque a un poids très variable allant de 0,7 à 2,4 kilogrammes, les mâles étant habituellement d'1/3 plus gros que les femelles. La taille totale, entre 40 et 50 centimètres en moyenne, varie considérablement d'une région à l'autre, sans qu'elle soit liée au climat. La queue mesure 12 cm et le bec 6 cm.
Il ressemble à un castor par son pelage : le corps et la queue, larges et plats, sont couverts d'une fourrure marron qui emprisonne entre ses poils de l'air afin d'isoler l'animal du froid, sa queue stocke des réserves de graisse comme chez le diable de Tasmanie et certains moutons. Comme les canards, il est pourvu de pieds palmés surtout au niveau des pattes antérieures, avec une palmure dépassant les doigts qu'il utilise pour nager ou pour se déplacer sur des sols vaseux. Il peut partiellement replier sa palmure lorsqu'il se déplace sur sol sec ou qu'il doit utiliser ses griffes puissantes pour grimper sur les berges ou creuser sa tanière. Il est également pourvu d'un grand bec caoutchouteux lui ayant donné son surnom anglais « duck-billed platypus » (« pied plat à bec de canard »). Ce bec, gris-bleu, est surtout un organe sensoriel remontant sur le front, l'ouverture de la bouche se trouvant sur sa face inférieure ; les narines s'ouvrent à l'avant de la face supérieure, tandis que les yeux et les oreilles sont situés dans une rainure placée juste en arrière du bec. Cette rainure se referme lorsque l'animal nage, ce qui le rend sourd et aveugle dans l'eau. La cavité buccale est prolongée latéralement par des abajoues qui lui servent à stocker sa nourriture lorsqu'il chasse sous l'eau. La langue, charnue, a un renflement à sa partie postérieure qui peut obstruer complètement le fond de la bouche.
L'animal émettrait un petit grognement lorsqu'il serait dérangé et l'on a rapporté l'émission de toute une série d'autres petits sons chez les spécimens en captivité mais selon d'autres témoignages, le seul bruit que ferait l'animal serait, lorsqu'il est gêné par de l'eau dans ses narines, de souffler fortement pour l'en chasser.
L'ornithorynque est un animal homéotherme dont la température corporelle moyenne est de 31–32 °C contre 37 °C en moyenne chez les mammifères placentaires. Les recherches laissent à penser qu'il s'agit plus d'une adaptation progressive aux conditions environnementales du petit nombre de monotrèmes survivants plutôt que d'une caractéristique historique des monotrèmes.

Les jeunes ornithorynques ont des molaires à 3 cuspides qu'ils perdent au moment de quitter le nid et les adultes disposent de blocs de kératine pour les remplacer ; la mâchoire de l'ornithorynque est faite de façon différente de celle des autres mammifères et le muscle chargé de son ouverture est dissemblable. Comme chez les autres mammifères, les os de l'oreille moyenne sont incorporés au crâne plutôt que d'être situés à la base de la mâchoire comme chez les cynodontes et les autres synapsides ; cependant le conduit auditif externe s'ouvre à la base de la mâchoire.
L'ornithorynque, comme les reptiles, a des os surnuméraires dans la ceinture scapulaire comprenant notamment une interclavicule qu'on ne retrouve pas chez les autres mammifères. Il a la démarche d'un reptile avec les pattes situées sur les côtés du corps au lieu d'être en-dessous comme chez les autres mammifères..
Les jeunes et les ornithorynques mâles portent des aiguillons venimeux de 15 millimètres de long aux chevilles reliés à une glande située dans la cuisse, appelée glande crurale. Cette glande n'est fonctionnelle que chez le mâle adulte. Son venin, formé de plusieurs enzymes, n'est pas mortel pour les humains, mais provoque d'importantes douleurs et des œdèmes qui peuvent durer plusieurs mois. Ils peuvent provoquer une paralysie des membres inférieurs pendant quelques jours. On ne connait pas d'antidote. On se contente de traiter par des analgésiques et un vaccin antitétanique si besoin. Le venin peut être mortel pour un chien ou pour de petits animaux domestiques par dépression respiratoire.
Dans l'eau, il garde les yeux et les oreilles hermétiquement fermés et se sert de ses autres sens pour se diriger. Il détecte le plus souvent ses proies grâce à des détecteurs de champ électrique situés sur son bec . Les quatre pattes de l'ornithorynque sont palmées. Quand il nage, il se propulse par des battements alternatifs de ses pattes avant, sa queue et ses pattes postérieures l'aidant à se diriger, mais non à se propulser.
Doublée de tissus adipeux, la fourrure de l'ornithorynque lui permet d'affronter les rivières les plus froides d'Australie. La durée moyenne de plongée de l'animal est de 31 à 35 secondes, la plus longue plongée observée a été de 138 secondes soit plus de deux minutes. L'animal plonge en moyenne à 1,3 mètre et un record à 8 mètres a été établi.Il supporte moins bien la chaleur. Après son bain, il aime regagner son terrier après avoir essuyé son pelage, qui fut jadis très prisé des pelletiers pour ses qualités isolantes et sa grande finesse.