Rodentia vormen de grootste groep zoogdieren en vertegenwoordigen ongeveer 43 procent van alle zoogdiersoorten. Tot de orde Rodentia behoren ratten, muizen, stekelvarkens, hamsters, bevers, eekhoorns, chipmunks, lemmingen, muskusratten en cavia’s (konijnen zijn geen knaagdieren). Deze families variëren in grootte van de dwergmuis, die 12 centimeter lang is en 4 gram weegt, tot de capibara, die 100 centimeter lang is en 50 kilo kan wegen. De meeste knaagdieren zijn betrekkelijk kleine dieren, zoals muizen, ratten en eekhoorns.

Terwijl er een breed scala van kenmerken is onder de families, is het kenmerk dat knaagdieren onderscheidt van andere familieleden hun tanden. Knaagdieren hebben één paar bovensnijtanden (de beitelvormige tanden vooraan in de bek), en één paar ondersnijtanden. Deze tanden groeien hun hele leven lang door. De buitenzijde van de snijtanden heeft een dikke glazuurlaag (harde witte substantie). Achter de snijtanden is een grote opening in de tandenrijen. Er zijn geen hoektanden, spadevormige tanden die naast de snijtanden staan. Gewoonlijk zijn er slechts enkele kiezen aan de achterkant van de kaken. Het aantal tanden bedraagt zelden meer dan tweeëntwintig.

De naam Rodentia komt van het Latijnse werkwoord rodere dat knagen betekent, een naam die past bij een knaagdier dat voortdurend knaagt! De snijtanden van knaagdieren groeien gedurende hun hele leven en ze knarsen hun snijtanden samen om ze af te slijten. Als het knaagdier om de een of andere reden niet in staat is zijn snijtanden af te slijten, kunnen de uiteinden langs elkaar heen groeien en in een spiraal naar buiten blijven groeien. Dit kan tot gevolg hebben dat de boventanden het dak van de bek doorboren, en de ondertanden omhoog groeien voor de neus, wat het dier kan doden.

In het algemeen hebben knaagdieren een compact lichaam met korte poten. Ze hebben meestal vier tot vijf vingers aan elk van de voorpoten en drie tot vijf vingers aan de achterpoten. Over het algemeen is de voetzool kaal. Sommige knaagdieren, zoals hamsters en grondeekhoorns, hebben wangzakken, waarin de dieren voedsel kunnen bewaren en vervoeren. De staart van sommige knaagdiersoorten breekt af wanneer deze dieren door de staart gegrepen worden, waardoor ze kunnen ontsnappen. De staart groeit gedeeltelijk terug.

Andere fysieke kenmerken van knaagdieren variëren sterk, afhankelijk van de soort en waar hij leeft. Knaagdieren die in de woestijn leven, zoals Amerikaanse kangoeroeratten, Australische huppelmuizen en Noord-Afrikaanse jerboa’s, hebben bijvoorbeeld lange, smalle achterpoten en poten met een lange staart die wordt gebruikt om over de zanderige woestijnbodem te huppelen. Zij hebben allen een goed ontwikkeld gehoor, kleine voorpoten, en een bleke kleur. Dieren die in en rond het water leven, zoals de capibara en de bever, hebben soms gespreide of gedeeltelijk gespreide poten en een staart die aangepast is om te zwemmen.