O ornitorrinco dorme durante o dia, e se move principalmente à noite. É um nadador muito bom e passa grande parte de seu tempo na água. Os dedos dos pés estão unidos. Quando nada, ele se empurra movendo os dois pés da frente. A cauda e os pés traseiros ajudam-no a virar para a esquerda ou para a direita, mas não o fazem mais rápido.
O ornitorrinco come outros animais. Ela come vermes, larvas de insetos, camarões e yabbies, que são uma espécie de lagostim de água doce. Ele escava estes animais do fundo do rio com seu bico, ou os captura enquanto nada. Seu nariz pode sentir muitas coisas que outros narizes não conseguem sentir. O ornitorrinco pode sentir a eletricidade de outros animais. Ele mantém os olhos fechados quando nada, usando apenas seus outros sentidos, como a audição, o tato e as mudanças no campo elétrico. O ornitorrinco também pode caçar sem utilizar seus olhos. São adaptações à vida em rios onde a água é opaca com sedimentos.
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Quando em terra, o ornitorrinco vive em tocas nas margens do rio. Estes buracos têm entre 3 m e 8 m de comprimento. Faz estes buracos na margem do rio um pouco acima da água. Ele gosta deles escondidos sob as raízes. Quando uma ornitorrinca fêmea está grávida, a fêmea faz buracos muito maiores, de até 20 m de comprimento. Ela bloqueia o túnel com terra em vários lugares. No final do túnel, ela constrói um ninho de canas para seus ovos.
O ornitorrinco põe ovos em seu ninho. Quando os bebês saem dos ovos após cerca de dez dias, eles se agarram à mãe. A mãe faz leite para os novos bebês. O ornitorrinco não tem mamilos, mas o leite vem através de pequenas aberturas na pele. A jovem ornitorrinco bebe o leite da pele da mãe enquanto ela se deita de costas. Com seis semanas, os bebês têm pelo e são capazes de deixar a toca para pequenas viagens. Após quatro meses, eles não precisam mais do leite da mãe.
O longo período como jovens dependentes, o fornecimento de leite e a forma como os jovens aprendem através da brincadeira são características avançadas. Os monotremes os compartilham com todos os outros mamíferos. Os monotremes são uma mistura de traços primitivos e avançados, uma situação conhecida como evolução do mosaico.