哺乳類
哺乳類の起源は古く、既に三畳紀後期の2億2500万年前には、最初の哺乳類といわれるアデロバシレウスが生息していた。そのルーツは、古生代に繁栄した単弓類 (Synapsida) のうち、キノドン類 (Cynodontia) である。単弓類は、爬虫類の双弓類 (Diapsida) とは石炭紀中期に分岐し、独自の進化をしていた。単弓類は、ペルム紀末の大量絶滅において壊滅的なダメージを受け、キノドン類などごくわずかな系統のみが三畳紀まで生き延びている。一時期再び勢力を挽回するものの、既に主竜類などの勢力も伸長し単弓類は既に地上の覇者ではなくなっていた。そして、三畳紀後期初頭の大絶滅を哺乳類とともに生き延びたのは、トリティロドン科のみであった。しかし彼らも白亜紀前期には姿を消している。また、同じく三畳紀には、すでに哺乳類の他のグループから分岐する形で単孔目が出現している。単孔目は現存するが、これは卵生であることや総排出腔をもつなどほかの哺乳類とは大きく異なる構造を持ち、もっとも原始的な哺乳類の形をとどめているとされる。
哺乳形類
哺乳類の定義に使われた顎関節は、高度に進化したキノドン段階においては従来の方形骨 - 関節骨に加え、麟状骨（側頭骨の一部） - 歯骨（下顎骨）の二重関節となっていた。そして、方形骨と関節骨が顎関節から外れた時点で（広義）哺乳類——哺乳形類とされる。しかし、この時点では関節から外れたというだけであり、未だ顎に付いたままであった。これらが内耳に取り込まれ、関節骨が槌骨、方形骨が砧骨として耳小骨となるのは、（狭義）哺乳類の段階となってからである。つまり、聴覚機能を強化していく過程の中間的な段階にあると言える。現生の哺乳類においても、胎児の段階でこれらの骨が当初顎関節として発生し、やがて内耳へと移動していく様子を観察することが出来る。また有袋類においては、この骨が移動するのは、出産後、母親の袋の中にいる段階であるという。