哺乳动物是从爬行动物中的下孔类演化出来的，这支羊膜动物早在石炭纪(3亿多年前)就与别的动物分道扬镳了。在晚石炭世的最早期的羊膜类中，就已经有了它们的身影。下孔类可分为盘龙类和兽孔类两大类。
盘龙类是基干的早期类群，从石炭纪一直延续到早二叠世。盘龙类中的楔齿龙类是早二叠世陆地上的肉食统治者，从这类中产生了兽孔类。盘龙中有的种类有着长长的背棘，如同船帆似的，如肉食的异齿龙及植食的基龙，而且基龙棘上还长有交叉的横条。科学家推测它们的“帆”是用以调节体温，能够迅速吸收或放出热量，这也证明这些动物是变温动物而不是恒温动物。盘龙化石大多发现于北美洲和欧洲，我国至今还没有发现此类化石。
兽孔类，主要包括恐头兽类、二齿兽类及兽齿类。
恐头兽类有肉食和植食两大类型，只生存于二叠纪，没有留下后代。二齿兽类是二叠纪、三叠纪最为繁盛的类群，以植食为主。典型的二齿兽仅在上颌有两个“犬齿”。二齿兽类包括二齿兽、水龙兽、肯氏兽等，其中最有名的当数水龙兽。水龙兽曾经在地球上极为繁盛，它的足迹遍及现在的南非、中国、印度和俄罗斯等地，可能还有澳洲。1969一1970年美国古生物学家在南极洲也发现了它
的踪影，使水龙兽更加名扬天下。作为一类非海生动物，它在各大洲的广泛分布，被认为是“大陆漂移说”的最好佐证。和水龙兽一起用来证明大陆漂移的化石证据，还有舌羊齿、中龙及犬颌兽。与啮齿类一样，有些二齿兽，如双齿兽、小头兽还能掘洞而居。古生物学家在南非卡鲁地区晚二叠世(约2．5亿年前)形成的岩石中，就偶然发现了它们令人惊叹的洞穴。这些巨大的洞穴为螺旋形，开口处直径约6厘米，螺旋向下逐渐扩大，基部约16厘米，然后伸直，其截面宽约25厘米，从原来地表到底部的“卧室”深O．5～0．7米。
兽齿类是肉食类群，包括兽头类、丽齿兽类和犬齿兽类，以犬齿兽类最为兴旺。在三叠纪早期，犬齿兽类兴起，取代了晚二叠世的兽头类和丽齿兽类。在犬齿兽中也有吃植物的，其中最特化的是三列齿兽，它们曾经被当作原始哺乳类。我国发现的卞氏兽就属于此类。犬齿兽类(不包括哺乳类)从晚三叠世一直延续到侏罗纪，甚至还有年代更晚的说法。哺乳类在三叠纪后期就从犬齿兽类中产生了，但由于化石材料的缺乏，哺乳动物确切起源于哪一种动物，还是一个未解之谜。 | | |
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