Le nom scientifique de l’ornithorynque est Ornithorhynchus anatinus. Le nom du genre, Ornithorhynchus, est dérivé des mots grecs ὀρνις (ornis), signifiant « oiseau », et ῥύγχος (rhynchos), signifiant « bec », en référence au bec unique en forme de canard de l'ornithorynque. Le nom de l'espèce, anatinus, est dérivé du mot latin anas, qui signifie « canard », faisant encore référence à la ressemblance de l'ornithorynque avec un canard.
Par conséquent, l’ornithorynque est classé comme membre de la famille des Ornithorhynchidae en fonction de son nom scientifique. La famille des Ornithorhynchidae est également considérée comme la seule famille existante dans l'ordre des mammifères Monotremata, faisant de l'ornithorynque monotrème aux côtés de l'échidné à long bec (Zaglossus) et de l'échidné à bec court (Tachyglossus).