最初的哺乳动物出现在三迭纪，它们很可能是多系起源的。似哺乳爬行类中的某些类群，很可能是犬颌兽类、包氏兽类和鼬龙类，产生了早期哺乳动物的祖先。这些三迭纪晚期以及侏罗纪中最早的哺乳动物都很小，在侏罗纪和白垩纪中也始终是很小而且数量又少的成员，它们完全被爬行动物所压制着。
但是这些渺小的哺乳动物已经具备了一系列进步的特征，终将使它们有朝一日取代爬行动物在地球上的统治地位。
哺乳动物的特征是多种多样的。主要的是：哺乳动物是灵活的四足动物，体温是比较恒定的，基本的代谢作用高，由于这个原因，它们通常被称为“温血”动物。有一种特有的起保护和绝缘作用的毛发覆盖。幼体通常是胎生的（单孔类产卵），在生命的早期阶段以母亲的乳汁为营养。哺乳动物有一对枕髁，使头骨和第一颈椎形成关节；有次生的骨质硬腭，使鼻道与口腔隔离；外鼻孔只有一个开孔，位于头的前方；头骨和下颌间的关节由鳞骨和齿骨组成。爬行动物连接头骨与下颌的方骨及关节骨在哺乳动物中退入中耳，分别变成了三块耳骨中的两块：砧骨和骨，这两块耳骨和镫骨（从爬行动物的镫骨遗留下来）一起组成连锁，传导从耳膜到内耳的震波。这是在脊椎动物进化史上解剖结构从一种机能转变到另一种机能的最好例证之一。尤其重要的是：所有哺乳动物，除了非常原始的以外，都有比较大的脑颅，它反映了这些动物脑子的增大和智力的大大提高。哺乳动物有分化为门齿、犬齿和颊齿的齿式，颊齿通常有一个包括几个齿尖的齿冠，以两个或更多的齿根固着在颌骨上。哺乳动物颈部的肋骨总是愈合在颈椎上，成为颈椎的组成部分，腰椎则具有游离的肋骨。肩胛骨中部有一条强大的脊突起（肩峰）。骨盆部分的骨头：肠骨、坐骨和耻骨愈合形成单一的骨质结构。趾骨数目退化，除第一趾只有两个趾骨外，其余趾只有三个。
