La colonne vertébrale du chat est constituée de segments osseux appelés vertèbres. Elle est divisée en plusieurs régions : cervicale, thoracique, lombaire, sacrée et caudale. La flexibilité de cette structure permet au chat de réaliser des mouvements agiles et précis. Les vertèbres cervicales sont au nombre de sept, ce qui est identique chez la majorité des mammifères. Les vertèbres thoraciques sont en général treize chez le chat, aidant à former la cage thoracique avec les côtes. Les vertèbres lombaires, autour de sept en général, contribuent à la partie arrière du tronc tandis que les vertèbres sacrées (généralement trois fusionnées en un sacrum) constituent le lien avec le bassin. Enfin, la queue du chat est composée d'un nombre variable de vertèbres caudales, souvent autour de vingt.

Le crâne du chat protège le cerveau et abrite les structures sensorielles essentielles telles que les yeux et les oreilles. Il se caractérise par une boîte crânienne assez large et des os faciaux qui soutiennent les organes de mastication et de préhension. Les chats ont une mâchoire forte mais courte, ce qui leur permet de mordre efficacement. Les orbites, cavités où se situent les yeux, sont grandes pour soutenir leur excellente vue. Le crâne comprend également le palais, des os nasaux et les maxillaires supérieure et inférieure qui sont essentiels pour la détection olfactive et la mastication.

La ceinture scapulaire du chat se compose principalement des omoplates (scapulae) qui ont une grande mobilité. Contrairement aux humains, les chats n'ont pas de clavicule ossifiée, leur clavicule est rudimentaire et elle est souvent associée à une meilleure souplesse du membre antérieur, favorisant entre autres leur capacité à grimper et à sauter.

Les membres antérieurs comportent parmi leurs os principaux le radius et l'ulna, ainsi que l'humérus. Les membres postérieurs comprennent le fémur, le tibia, et le péroné. Chaque patte se termine par des structures osseuses appelées phalanges, dont le chat se sert pour la marche, les sauts, et la capture des proies. Les pattes avant sont davantage utilisées pour l'attaque et la défense, tandis que les pattes arrière fournissent la propulsion nécessaire lors des sauts.

La structure squelettique du chat joue un rôle fondamental non seulement pour le soutien de son corps mais aussi pour la protection des organes internes, la production de cellules sanguines et le stockage des minéraux. Cette structure confère au chat une remarquable agilité et une grande capacité de mouvement, leur permettant de réussir dans la chasse et d'échapper aux prédateurs. Le squelette flexible et léger du chat, associé à des muscles puissants, forme une biomécanique optimale pour leur mode de vie prédateur.