是关于口鼻部与外鼻孔的型态，卡色龙科可能从始蜥龙科演化而来。卡色龙类的祖先，可回溯至石炭纪晚期（宾夕法尼亚纪）的某种外表类似蜥蜴的食虫性或杂食性合弓动物，例如始祖单弓兽（已知年代最早的合弓类动物）。在早二叠纪的末期，卡色龙类是大量且成功的动物。到了二叠纪中期，更为先进的兽孔目出现，从而导致卡色龙类数量变少，最后灭绝，牠们没有存活到二叠纪晚期。合弓纲的早期物种，目前很难建立明确的种系发生学分析，包含卡色龙亚目。在一个1983年的研究中，蜥代龙科被归类于卡色龙亚目，而卡色龙亚目是合弓纲的最原始旁支。数年