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。
顕生代
後期三畳紀になると生物多様性は回復し、単弓類から ほとんど現在の哺乳類に近い外形を有したキノグナトゥスなどが現れ繁栄したが、この系統は三畳紀末に絶滅した。現在の哺乳類の祖先は三畳紀末に現れた体長12cmのエオゾストロドンとされている。単弓類は4足歩行を堅持したが、双弓類の中の一群主竜類からは直立2足歩行を行うものが現れた。アルゼンチンの三畳紀末の地層から見つかったエオラプトルはスマートな体型で後肢による2足歩行を実現し、世界最古の恐竜の一つと考えられている。恐竜は次のジュラ紀と白亜紀で大繁栄する。双弓類の中では 狭義の恐竜（竜盤類と鳥盤類）以外に、恐竜と同じく主竜類に属するワニ、ムカシトカゲなどの鱗竜類（トカゲを含む一群）、カメなどがペルム紀から三畳紀にかけて分化、発展していった。恐竜の姉妹群といえる翼竜は小型のエウディモルフォドン などが三畳紀末の空を飛び始めた。海に進出した爬虫類である魚竜は完全に海に適応したスタイルを有し、全長15mに達するショニサウルスが三畳紀末に現れた。後期三畳紀においては特にワニに近いグループの主竜類（クルロタルシ類）が繁栄を極めた。三畳紀の両生類はゲロトラックスのように陸上の生活を捨て水中生活に戻った種が多かった。