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。
暁新世
絶滅した恐竜のニッチ（生態的地位）を埋めるように、陸上では哺乳類が、海洋では魚類が放散（radiation）進化を行なったが、哺乳類はまだ原始的で小型のものが多い。北アメリカとヨーロッパは北部でつながっていたので、動物相には共通するものが多く、発掘や研究も進んでいる。繁栄した主な目（もく）は原真獣目（げんしんじゅうもく）・髁節目（かせつもく）・多丘歯目（たきゅうしもく）・霊長目などである。原真獣目は食虫類の仲間で、暁新世から次の始新世にかけて多くの目に分化し、発展した。髁節目は有蹄類（奇蹄目･偶蹄目）の祖先となった。（ただし現在では食虫類や有蹄類が実は多系統であることが様々な研究から明らかになっている。ここから、彼等の祖先とみられた原真獣目・髁節目も実は多系統のグループであり、これらから分岐したと思われていた多くの哺乳類の系統は、既にこの時代に分化・成立していたという見方も有力である。）多丘歯目は白亜紀から続いた小型哺乳類の系統で、始新世に齧歯目（げっしもく）の発展により衰退し、後に絶滅した。北アメリカ大陸に発した霊長目はこの時代にユーラシア大陸に分布を広げ、更に次の始新世にかけてはテチス海伝いにアフリカ大陸にも渡っていった。その多くは極めて原始的な種類ばかりで、ほとんどは現生のものにはつながらず絶滅している。現生のサルの二大グループである曲鼻猿類と直鼻猿類の祖先はこの時代に分岐したとされる。