От примитивных позвоночных, еще в силуре, обособилась ветвь позвоночных — челюстноротых (Gnathostomata), у которых из жаберных дуг предков формируется орган активного захвата подвижной добычи — челюсти. Эта новация в девоне приводит к расцвету рыб. Начиная с рыб, каждый переход в новую среду обитания или переход на более прогрессивный уровень жизнедеятельности был связан с плотоядными формами. Так, в надотряде кистеперые (Crossopterygimorpha) все виды — активные хищники.
От одной из пресноводных групп этих рыб еще в девоне обособились первые наземные позвоночные (Tetrapoda), получившие название Ichthyostegalia, способные какое-то время находиться вне воды. Первые амфибии были плотоядными, питались рыбой, подкарауливая ее на мелководье.
Потомки амфибий стали полностью наземными позвоночными. В карбоне (около 300 млн. лет) произошло обособление отряда котилозавры (Cotylosauria), ставшего предковой группой для всего многообразия ископаемых и современных рептилий. В самом начале возникновения котилозавров от них обособилась ветвь, получившая название Theromorpha (зверообразные), но для превращения этих рептилий в теплокровных млекопитающих потребовалось около 150 млн. лет.
Ранние терапсиды имеют дифференцированные зубы — длинные, колющего типа клыки, резцы, позволяющие «отрезать» куски мяса от добычи. Однако они не выдержали конкуренции с более прогрессивными рептилиями того времени и вымерли, оставив только мелкие формы.
Наиболее продвинутые из них — цинодонты (Cynodontia) — также включали хищные формы, отличающиеся наиболее зверообразными признаками.
Самые ранние млекопитающие известны из позднего триаса — ранней юры (около 200 млн. лет). Это мелкие формы, напоминающие современных землероек. Зубная система состоит из молочных зубов (резцы, клыки, премоляры), сменяющихся только один раз, и не сменяющихся моляров, у последних имеется два корня и особый, не встречавшийся у рептилий, характер окклюзии. На формирование класса млекопитающих (Mammalia) от возникновения до вытеснения динозавров и захват господства в биосфере потребовалось более 130 млн. лет.
Становление млекопитающих требовало высокой остроты зрения, обоняния, слуха, осязания — это стимулировало развитие и органов чувств, и нервных структур. Кроме того, интенсивный метаболизм подразумевал высокую эффективность пищевого поведения.
Мелкие размеры (до 20 грамм) вынуждали рождать настолько незрелых детенышей, что они были полностью зависимы от материнского молока, обогрева и защиты. Ранние млекопитающие разделились на две ветви. Первая — подкласс первозверей (Prototheria), которые сохранили характерную для рептилий откладку яиц. Их потомки из отряда однопроходных (Monotremata) представлены в настоящее время утконосом и ехиднами. Вторая ветвь — подкласс настоящие звери (Theria), приобрели способность к живорождению. По продолжительности беременности, связи плода с материнским организмом и сформированности детеныша при рождении предки этого подкласса еще в нижнем мелу разделились на два инфракласса — низшие звери (Metatheria) (включают современных сумчатых) и высшие звери, или плацентарные (Eutheria, sau Plancentalia). Последние заняли 65 млн. лет назад господствующее положение в биосфере, положив начало кайнозою.
