Los mamuts, al igual que los elefantes, pertenecen a la familia Elefantidae, y tienen cuatro molares especializados
en triturar plantas, muy adecuados para el consumo de pasto, y la diferencia más notoria entre los elefantes y los mastodontes reside en la forma de sus molares, pues estos últimos tienen varios molares con pares de cúspides cónicas, llamados dientes bunodontes, que recuerdan un seno, por lo que su nombre significa: mastos = seno o mama, y odontos = diente. Otra diferencia con los elefantes es su constitución más robusta, patas más cortas, con huesos más gruesos y un cuerpo alargado con la cabeza baja, más del tipo de un rinoceronte (cuadro 3).

Es posible saber estas diferencias gracias a que hay ejemplares fósiles de mastodonte americano muy bien preservados, hasta con restos alimenticios en sus estómagos y partes de su piel y pelo, que se conservaron quizás por haber perecido al entrar en algún pantano. Se sabe que, a diferencia de los demás miembros de la familia Mammutidae, como el mastodonte de Borson o el Zygolophodon, los mastodontes americanos contaban con una cubierta de pelo color marrón oscura o negra y el pelaje medía desde 2.5 cm hasta 18 cm de largo.

El grupo de los proboscídeos parece tener su origen en el norte de África con pequeños animales que no parecían elefantes, como el Phosphaterium (56 millones de años) y el Moeritherium (50 millones de años), a principios del Cenozoico, durante el Eoceno. Para el Eoceno superior, estos animales evolucionaron a los más primitivos mastodontes con géneros como Phiomia y Palaeomastodon (37-35 millones de años). Por la dentadura de Palaeomastodon (un animal de 2 metros de altura, cuatro colmillos y una trompa no muy desarrollada) lo podemos ubicar como uno de los mamútidos más primitivos.

Aparentemente, del primitivo Phiomia evolucionaron los gomfotéridos y posteriormente los elefántidos, los últimos representados por los mamuts y los elefantes. Este grupo de animales con trompa en algún momento estuvo presente en todos los continentes excepto en Australia, demostrando ser de los animales más adaptables que han existido.