El nombre científico del orden, Chiroptera, proviene de dos vocablos griegos, cheir (χειρ), mano, y pteron (πτερον), ala.

[12]​ Los murciélagos, junto con las aves y los ya extintos pterosaurios, son los únicos animales vertebrados capaces de volar.

En parte debido a esta rotación, su movimiento al andar es generalmente torpe y los diferencia de otros tetrápodos.

Muchos tienen láminas nasales u otras estructuras en la cara, que sirven para emitir o potenciar los ultrasonidos.

Según investigaciones recientes, algunas especies también perciben la luz ultravioleta reflejada por algunas flores, lo que les ayudaría a encontrar néctar.

[32]​ Estas células se concentran en las partes de la membrana en que los insectos impactan con el ala cuando los murciélagos los capturan.

Los murciélagos piscívoros tienen un uropatagio poco desarrollado, para minimizar la resistencia aerodinámica y mejorar su estabilidad durante el vuelo raso.

[35]​ 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 circula 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).

La musculatura lateral del cricoaritenoideo puede rotar los cartílagos aritenoideos a lo largo de sus ejes hacia la línea media.

Los murciélagos que usan señales de FM-FC al localizar una presa pueden convertir gradualmente los pulsos por completo a frecuencia constante (FC) para recibir información detallada sobre esta.

En el norte de Europa los pipistrelos tienen una cría, pero en zonas más meridionales suelen tener dos, y teniendo en cuenta que los gemelos son más frecuentes entre ejemplares en cautividad, bien alimentados, que entre las mismas especies en estado silvestre, probablemente una mejor nutrición influya en el número de nacimientos.

Aunque generalmente alcanzan su peso corporal máximo pocas semanas después del destete, algunas especies pueden tardar varios años en conseguirlo.

Dados sus hábitos mayoritariamente nocturnos, cuando los pájaros insectívoros están inactivos los murciélagos no tienen competencia para cazar la gran cantidad de insectos que salen tras el ocaso.

Como en el caso de los insectos, las plantas que son polinizadas por murciélagos han coevolucionado con ellos; algunas plantas tienen tallos resistentes para no romperse cuando se apoyan los murciélagos, mientras que otros quirópteros son más delicados y toman el néctar en pleno vuelo, como los colibrís.

Así, Vampyrum spectrum, Trachops cirrhosus o los megadermátidos se alimentan de artrópodos, otros murciélagos, pequeños roedores, aves, lagartos y ranas.

[60]​ Algunos murciélagos son predominantemente piscívoros, aunque, como en el caso de los carnívoros, no suele ser su alimento exclusivo.

[74]​[73]​ Los murciélagos que viven en las zonas templadas sufren en invierno, no solo por las bajas temperaturas, sino también por la escasez de sus presas (principalmente insectos).

Las funciones vitales van disminuyendo y baja el metabolismo; el corazón late tan solo diez veces por minuto, en contraste con las 600 pulsaciones durante la caza estival; la respiración es tan tenue que resulta casi imperceptible y tan solo supone el 1 % de la respiración en fase de actividad, llegando a permanecer varios minutos sin respirar; la temperatura corporal cae y se iguala con la temperatura ambiental (0-10 °C).

[80]​ Los murciélagos que hibernan pueden aletargarse también en cualquier momento del verano, especialmente en climas fríos, cuando el alimento escasea.

[78]​ En general los murciélagos tienen pocos depredadores naturales, que se limitan a algunas aves rapaces, mamíferos carnívoros, serpientes y lagartos de gran tamaño.

Cuando los ataques de estos reptiles son reiterados, pueden causar un gran impacto en algunas poblaciones al dejarlas sin jóvenes.

En cambio las serpientes que cazan en las cuevas no parecen tener a los murciélagos entre sus presas habituales, y solo las atacan esporádicamente.

[83]​ Las poblaciones de murciélagos están descendiendo con rapidez en todo el mundo, y varias especies se han extinguido recientemente.

[126]​ Los primeros murciélagos que aparecen en el registro fósil ya volaban y se alimentaban de insectos.

Su morfología era muy similar a la actual,[127]​ pero todavía no contaban con la ecolocalización, como lo demuestra la cóclea poco desarrollada de O.

[129]​ Sin embargo no se ha descubierto ningún fósil que represente un estadio intermedio de esta evolución.

En esta situación geográfica, su capacidad para volar permitió a los quirópteros una expansión mucho más importante que otros grupos de mamíferos.

[133]​ Finalmente Linneo los acabó clasificando como mamíferos en su célebre Systema naturae, ordenándolos en un tronco común con los primates y el hombre.

[135]​ A principios del siglo XIX ya se aceptaba mayoritariamente que los murciélagos formaban un orden propio.

La Biblia también les asigna una condición negativa, incluyéndolos entre las «aves inmundas» (Lt 11.13, 19; Dt 14.11, 12, 18) e Isaías considera las cuevas donde descansan como lugares apropiados para arrojar los ídolos (Is 2.19ss).