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Les ailes et le vol Les os de l'avant-bras, les métacarpes et les phalanges du deuxième au cinquième doigt sont très allongés. Ils forment la structure de l'ailedont la surface portante de l'aile (ou patagium) est un repli de peau contenant un très grand nombre de vaisseaux sanguins, de nerfs et de muscles. Le tissu qui forme l'aile des chiroptères est l'un de ceux qui se régénère le plus rapidement dans tout le règne animal. Sa forte vascularisation permet la régulation thermique par contact avec l'air lors de l'activité. Le vol des chauves-souris serait encore plus efficient et sobre en consommation d'énergie que celui des oiseaux (moindre consommation d'oxygène) comparables en taille ou type de vol. Des tests en soufflerie réalisés en Suède et aux USA avec des chauves-souris nectarivores ont montré que comme les insectes elles optimisent leur vol lorsque leurs ailes s'abaissent en gérant au mieux les microturbulences du bord d'attaque des ailes qui confèrent jusqu'à 40 % de la poussée.
Le pouce n'est pas compris dans le patagium et est pourvu d'une griffe. La membrane située entre le talon, l'extrémité de la queue et le bassin – que l'on nomme uropatagium – peut servir, lorsqu'elle est large, à attraper les insectes ou accueillir les petits pendant la mise bas. Comme chez les oiseaux, le sternum forme une crête (le bréchet) où s'attachent les puissants pectoraux.

Les espèces du genre Thyroptera possèdent des ventouses qui leur permettent d'adhérer à des surfaces très lisses.