Sự tiến hóa của động vật có vú đã trải qua nhiều giai đoạn kể từ lần xuất hiện đầu tiên của tổ tiên synapsid của chúng vào cuối thời kỳ Carbon. Các dạng tổ tiên nhất trong lớp Mammalia là động vật có vú đẻ trứng trong phân lớp Prototheria. Lớp này đầu tiên bắt đầu như một cái gì đó gần với chim vây và phát triển thành động vật có vú hiện đại.[1] Đến giữa thời kỳ Triassic, có nhiều loài synapsid trông giống như động vật có vú. Dòng dõi dẫn đến các động vật có vú ngày nay tách ra trong thời kỳ Jurassic; các loài có vú từ thời kỳ này bao gồm Dryolestes, có liên quan chặt chẽ hơn đến sinh vật đẻ thai và động vật có vú còn tồn tại hơn là monotremes, cũng như Ambondro, có liên quan chặt chẽ hơn đến monotremes.[2]