Como la mayoría de los mamíferos, incluidos los seres humanos, los murciélagos tienen pelaje, crecen en el vientre materno, nacen vivos y se alimentan de la leche materna. Los murciélagos pertenecen a un grupo especial de mamíferos voladores llamados quirópteros y están rodeados de mitos.

El nombre científico Chiroptera, proviene etimológicamente de dos vocablos griegos, cheir- mano, y pteron- ala. Son mamíferos placentarios con alas. Hay unas 1100 especies, lo que representa un 20% de todas las especies de mamíferos, y el más numeroso de esta clase (tras los roedores). En otras lenguas su nombre también es una palabra compuesta que alude a su parecido con otros roedores y a su capacidad de volar. Están presentes en todos los continentes, excepto en la Antártida por el frio.

En la actualidad, sabemos que la mayoría de esos mitos son falsos. Pero, por culpa de ellos, hay gente que todavía les tiene miedo. El miedo generó peligro en muchas especies de animales. Los murciélagos cumplen un papel muy importante dentro del ecosistema. Son el enemigo natural más importante del mundo de los insectos voladores nocturnos. En el trópico, los murciélagos polinizan las flores y dispersan las semillas. Compiten con las abejas.

Los murciélagos se dividen en dos grupos principales: megaquirópteros y microquirópteros. A los megamurciélagos, que son alrededor de 150 especies, se les llama murciélagos de la fruta porque muchos de ellos se alimentan de frutas, néctar y polen. También se los llama zorros voladores, porque tienen grandes ojos que les sirven para buscar alimentos y su cara se parece a la de un zorro.

Son los únicos mamíferos capaces de volar, se han extendido por casi todo el mundo y han ocupado una gran variedad de nichos ecológicos diferentes. Desempeñan un papel ecológico vital como polinizadores, como controladores de plagas de insectos y pequeños vertebrados y también desarrollan un importante papel en la dispersión de semillas, como las abejas; muchas plantas tropicales dependen de ellos por completo.​ Tienen las patas anteriores transformadas en alas y más de la mitad de especies conocidas se orientan y cazan por medio de la ecolocalización. Cerca de un 70% de las especies son insectívoras y la mayor parte del resto frugívoras; algunas se alimentan de pequeños vertebrados como ranas, roedores, aves, peces, o como en el caso de los vampiros (subfamilia Desmodontinae), de sangre, lo cual les ha dado muy mala fama durante siglos. En la mayor parte del mundo los murciélagos han causado temor entre los humanos a lo largo de la historia; iconos imprescindibles en el cine de terror, aparecen en multitud de mitos y leyendas y, aunque en realidad sólo tres especies son hematófagas(que chupan sangre). El término «vampiro», proviene del francés vampire, y éste del alemán Vampir. Con muy pocas excepciones (como en China) son símbolo de felicidad y trabajo).

Su tamaño varía desde los 29-33 mm de longitud y 2 g de peso del murciélago moscardón (Craseonycteris thonglongyai), a los más de 1, 5 m de envergadura y 1, 2 kg de peso del zorro volador filipino (Acerodon jubatus).

A causa de sus hábitos nocturnos la incomprensión se ha cebado en ellos y como su vision es muy baja y prefiere  «ver» en su oscuridad que en la luz, se les considera como habitantes siniestros de la noche. 

Aunque pocos quirópteros creen hoy que lo son completamente, antiguamente predominaba la creencia entre los sabios antiguos y en la literatura incluso que los murcielagos eran o son ciegos.

Los microquirópteros tienen una visión dicromática en blanco y negro, mientras que los megaquirópteros ven en color. Uno de lo mitos en su contra es que son ciegos. La verdad es qe no son linces, pero ven algo. Los ojos de la mayoría de los microquirópteros son pequeños y están poco desarrollados, con una baja agudeza visual. Utilizan la vista como ayuda en la navegación, especialmente en distancias largas, a las que no alcanza la ecolocalización. Según investigaciones recientes, algunas especies también perciben la luz ultravioleta reflejada por algunas flores, lo que les ayuda a encontrar nectar con facilidad.​ Algunos disponen de un sentido de magnetorrecepción, lo que les permite orientarse utilizando el campo magnético terrestre, de manera similar a las aves migratorias y otros animales, y les ayuda a orientarse durante sus vuelos nocturnos. Esta cualidad está bastante ignorada, pero es digna de estudio. Los ojos de los megaquirópteros están más desarrollados lo que compensa su carencia de ecolocalización. Al igual que los microquirópteros emplean el olfato y la vista para orientarse y localizar su alimento; su capacidad para captar la luz se intensifica por numerosas proyecciones de los bastoncillos de la retina.

En otras lenguas su nombre también es una palabra compuesta que alude a su parecido con estos roedores y a su capacidad de volar.

Los murciélagos, junto con las aves y los ya extintos pterosaurios, son los únicos animales vertebrados capaces de volar. Han desarrollado una serie de cualidades destinadas al vuelo; excepto el pulgar, todos los dedos de las manos están particularmente alargados y sostienen una fina membrana de piel, flexible y elástica, que garantiza la sustentación.

Muchas especies de murciélagos pasan el tiempo juntos en grupos grandes (colonias). Porque, sólo hay unos pocos asentamientos para todos los de la colonia. Esto significa que grandes cantidades de una especie en particular están expuestas a la misma catástrofe.​

El diseño de las extremidades inferiores da apoyo al patagio en el vuelo y les permite colgarse boca abajo, posición en la que pasan gran parte de su vida, pendiendo de las ramas de los árboles o de los techos de las cuevas donde habitan. También tienen el pulgar de los pies libre y está dotado de una uña para ayudarse cuando cuelga o trepa. Eso les permite dormir colgados boca abajo, y no gastan energía aunque permanezcan en esa posición durante grandes periodos de tiempo.​

Su cabeza difiere considerablemente de una especie a otra. La cabeza de muchos murciélagos recuerda la de otros animales como pueden ser los ratones, pero tienen estructuras diferenciales en los quirópteros. Muchos tienen láminas nasales u otras estructuras en la cara, que sirven para emitir o potenciar los ultrasonidos. Las orejas, que en muchas especies son de gran tamaño, a menudo están dotadas de surcos o arrugas, además del trago, un lóbulo de piel que mejora su capacidad de ecolocalización.

Tienen generalmente entre 32 y 38 dientes, de los cuales están especialmente desarrollados los caninos. La evolución de diferentes modos de alimentación ha desarrollado múltiples configuraciones dentales, y en este orden de mamíferos se conocen unas 50 fórmulas dentales diferentes; el vampiro común (Desmodus rotundus), con veinte dientes, es una de las especies de quiróptero con menor número. Los dientes de los microquirópteros son similares a los de los animales insectívoros; están muy afilados con el fin de penetrar el duro exoesqueleto de los insectos o la piel de la fruta. Los de los megaquirópteros están adaptados para morder la dura piel de algunos frutos.

La rara especie Anoura fistulata tiene la lengua más larga en relación a la medida corporal de todos los mamíferos. Con su lengua larga y estrecha puede llegar al fondo de muchas flores con receptáculo cónico y alargado, y le ayuda a polinizar y alimentarse. Cuando retracta la lengua, se enrolla dentro su caja torácica.​ 

El murciélago tiene mala fama porque desde la Edad Media se les clasificaba únicamente como vampiros y ahí están el cine y los mitos

Los huesos de los dedos son mucho más flexibles que los de otros mamíferos. Una de las razones es que el cartílago carece de calcio y otros minerales en su extremo, lo que les permite una gran torsión sin romperse. La sección de los huesos de los dedos es aplanada, en lugar de circular como por ejemplo en los humanos, lo que los hace todavía más flexibles. La piel de las membranas alares es muy elástica y se puede estirar mucho más de lo que es habitual en los mamíferos.

Como tienen alas mucho más finas que las de las aves, pueden maniobrar de una manera más rápida y precisa, aunque también son más delicadas y se rasgan con facilidad; el tejido de la membrana se repone en poco tiempo, por lo que estos pequeños rasgones pueden curarse con rapidez. La superficie de las alas está dotada de receptores sensibles al tacto en forma de pequeños bultos llamados células de Merkel, presentes en la mayoría de mamíferos y cada bulto en el murciélago tiene un pelo diminuto en el centro, lo que la hace aún más sensible y le permite detectar y recoger información sobre el aire que fluye sobre sus alas y así poder cambiar su forma para volar con mayor eficacia a cada segundo. Especies, como Myotis lucifugus, aprovechan esta destreza para volar rozando la superficie del agua y beber mientras vuelan, y otras, como el zorro volador (género Pteropus) .​ La membrana de las especies que utilizan las alas para cazar a sus presas tiene una célula receptora, sensible al estiramiento de la membrana. ​ Estas células se concentran en las partes de la membrana en que los insectos impactan con el ala cuando los murciélagos los capturan.

Cuando se encuentran grandes concentraciones de insectos, a veces sólo tienen que volar con la boca abierta para capturar sus presas, de forma similar a como se alimentan los cetáceos de kril. En cambio, los que comen insectos situados en la corteza o las hojas de los árboles tienen unas alas de gran superficie que les permiten un vuelo lento y suave y volar entre la vegetación densa.

Sus alas también les sirven como protección cuando el animal está en reposo, además de como regulador térmico; aíslan el cuerpo del animal del ambiente exterior para conservar calor (a lo que también contribuye que la sangre circule por ellas), pero también sirven para reducir la temperatura del animal mientras vuela (esta sangre que circula por los capilares de sus finas alas se enfría con el movimiento de las mismas). ​

Existía cierto consenso científico(erróneo) sobre que los murciélagos evolucionaron a partir de antepasados planeadores del tipo de las ardillas voladoras. Sin embargo, el vuelo de los murciélagos es el sistema funcional más complejo desde una perspectiva morfológica, fisiológica y aerodinámica, y la transición desde el planeo al vuelo requirió una importante serie de adaptaciones, y ahora se descarta cualquier evolución de los murciélagos con los mamíferos planeadores.

Ya en 1938, con el desarrollo de un micrófono que captaba las altas frecuencias, Donald Griffin descubrió que los murciélagos emitían ultrasonidos. ​Los murciélagos, al igual que los delfines o los cachalotes, utilizan la ecolocalización, un sistema de percepción que consiste en la emisión de sonidos para producir ecos que a su retorno se transmiten al cerebro a través del sistema nervioso auditivo y les ayuda a orientarse, detectar obstáculos, localizar presas o con motivos sociales; se trata de una especie de «sonar» biológico. La utilizan fundamentalmente para la captura de sus presas y les proporciona información sobre su medida, velocidad y dirección. ​

Los microquirópteros emiten ultrasonidos mediante contracciones de la laringe, que es proporcionalmente más ancha que en otros mamíferos. Estos sonidos pueden variar en frecuencia, ritmo, duración e intensidad. Son emitidos por la boca o la nariz y son amplificados por unas «láminas nasales».​ Las distintas especies emiten frecuencias diferentes.

Si bien la mayoría de los murciélagos tienen visión diurna (mediocre), los que se alimentan de insectos dependen de su sistema de sonar único durante la noche. Este sistema, llamado ecolocalización, les ayuda a localizar y a atrapar a su presa. El murciélago envía una señal estable de sonidos muy cortos y agudos que nosotros no podemos escuchar. Para registrar el área, mueve la cabeza de lado a lado y envía pulsos sonoros a través de la boca. El sonido rebota en los objetos y regresa al murciélago en forma de eco.

 Los humanos pueden percibir hasta 20 kHz, pero los murciélagos emiten desde 15 hasta 200 kHz. Las frecuencias pueden ser constantes (no cambian durante la duración de la señal) o moduladas (varían en mayor o menor medida). Los gritos pueden acabarse repentinamente o gradualmente, según la especie.

Utilizan las orejas para escuchar su propio eco, y las de algunos grupos, como por ejemplo los rinolófidos, pueden moverlas independientemente la una de la otra. Calculan la distancia de la presa por la diferencia de tiempo entre la emisión del sonido y la recepción del eco, y la dirección la deducen por la diferencia entre la llegada del eco al oído derecho y al izquierdo. El pabellón auricular de los quirópteros está adaptado al tipo de vuelo de cada especie; cuanto más rápido vuelan, más cortas son las orejas.

Sólo algunos murcielagos como el género Rousettus que no vive fuera de cuevas, es el único de su familia que produce auténticos sonidos de ecolocalización para poder desplazarse en el interior de su cueva en la más absoluta oscuridad.​

En vuelos a través de obstáculos consistentes en alambres de diferentes diámetros estirados verticalmente, los murciélagos son capaces de evitar alambres de un diámetro de 0, 065 mm, e incluso de 0, 05 mm el porcentaje de vuelos sin colisiones es muy alto.

Para mucha gente de Euskal-Herría y Cantabria, los murciélagos tienen además otro significado : durante la Guerra Civil, habia gente que en algunos pueblos huía al monte a la entrada de las tropas de Franco. Y muchos se refugiaban en alguna de las cuevas naturales del monte...en compañía de pinturas rupestres y murciélagos. Los niños llegaban durante el día con bocadillos o comida disimulada para sus padres o hermanos mayores que allí se escondían y convivían con los murciélagos. En Rentería, por ejemplo, las cercanas Cuevas de Landarbaso fueron un aterpe (refugio) provisional bastante seguro para muchos huidos.

Últimamemente en el decimocuarto simposio europeo de investigadores de murciélagos, que se ha celebrado en San Sebastián el hecho ha sido muy comentado.