コウモリ目は、オオコウモリ亜目（大翼手亜目）とコウモリ亜目（小翼手亜目）の2亜目に分類される。
オオコウモリ亜目はその名のとおり大型のコウモリの仲間で、オオコウモリ科の1科のみが属する。中には翼を広げた幅が2mに達する種もある。よく発達した視覚によって、植物性の食物を探す。果実を好み、農業従事者からは害獣として扱われる場合がある。
コウモリ亜目は小型のコウモリの仲間で、17科が属し、多くの種に分かれている。多くが食虫性であるが、植物食、肉食、血液食など、さまざまな食性の種がいる。コウモリ亜目の特徴は、エコーロケーション（エコロケーション、反響定位）をすることである。超音波を発し、その反響を検知することで、飛行中に障害物を避けたり、獲物である昆虫等を見つけたりすることができる。
熱帯においては、花の蜜や花粉を食べる種があるため、それに対する適応として、花粉の媒介をコウモリに期待する、コウモリ媒の花がある。
オオコウモリ亜目とコウモリ亜目には、翼をもつという共通点があるが、それを除けばあまりにも多くの違いがあるため、別々の祖先から進化し、独立に飛行能力を獲得したのではないかという説もあった。しかし、最近のミトコンドリアDNA配列の解析により、大翼手亜目と小翼手亜目は系統的にも近縁であることが明らかになっており、どちらも飛行能力を初めて獲得した共通の祖先から進化したものと考えられている。
