Jabarkan Mamalia pertama dari Binatang menyusui

Peristiwa kepunahan Perm–Trias sekitar 252 juta tahun yang lalu, yang merupakan peristiwa berkepanjangan karena akumulasi beberapa gelombang kepunahan, mengakhiri dominasi Therapsida karnivor. Pada Trias Awal, sebagian besar relung karnivor darat berukuran sedang hingga besar diambil alih oleh Archosaurus, yang selama periode yang diperpanjang (35 juta tahun), mencakup Crocodylomorpha, pterosaurus, dan dinosaurus; namun, Cynodontia besar seperti Trucidocynodon dan Traversodontidae masing-masing masih menempati relung karnivor dan herbivor berukuran besar. Pada periode Jura, dinosaurus juga mendominasi relung herbivor terestrial besar.

Mamalia pertama (dalam pengertian Kemp) muncul pada zaman Trias Akhir (sekitar 225 juta tahun yang lalu), 40 juta tahun setelah Therapsida pertama. Mereka berkembang dari relung insektivor nokturnal dari pertengahan Jura dan seterusnya; Castorocauda dari Jura, misalnya, adalah kerabat dekat mamalia sejati yang beradaptasi untuk berenang, menggali, dan menangkap ikan. Sebagian besar, jika tidak semua, diperkirakan tetap bersifat noktural (hipotesis hambatan nokturnal), yang merupakan ciri mamalia. Mayoritas spesies mamalia yang ada pada era Mesozoikum adalah Multituberculata, Eutriconodonta, dan Spalacotheriidae. Metatheria paling awal yang diketahui adalah fosil Sinodelphys, yang ditemukan di batu serpih pada Kapur Awal berumur 125 juta tahun di Provinsi Liaoning, timur laut Tiongkok. Fosil ini hampir lengkap dan juga termasuk jumbai rambut dan jejak jaringan lunak.

Fosil tertua yang diketahui di antara Eutheria ("binatang buas sejati") adalah Juramaia sinensis yang mirip tikus kecil, atau "ibu Jura dari Tiongkok", yang berumur 160 juta tahun yang lalu pada akhir Jura. Kerabat Eutheria yang muncul belakangan, Eomaia, 125 juta tahun yang lalu pada awal Kapur, memiliki beberapa ciri yang sama dengan marsupialia tetapi tidak dengan plasentalia, bukti bahwa ciri-ciri ini ada pada leluhur terakhir dari kedua kelompok tersebut tetapi kemudian hilang pada garis keturunan plasentalia. Secara khusus, tulang-tulang epipubis memanjang ke depan dari panggul. Tulang ini tidak ditemukan di plasenta modern mana pun, tetapi mereka ditemukan di marsupialia, monotremata, mamalia non-Theria lainnya, dan Ukhaatherium, hewan Kapur awal dalam ordo Asioryctitheria. Ini juga berlaku untuk Multituberculata. Mereka tampaknya merupakan ciri leluhur, yang kemudian menghilang dalam garis keturunan plasentalia. Tulang-tulang epipubis ini tampaknya berfungsi sebagai tempat otot-otot menegang selama pergerakan, mengurangi ruang yang disediakan, yang dibutuhkan plasentalia untuk menampung janin mereka selama periode gestasi. Lubang panggul yang sempit menunjukkan bahwa anak mereka berukuran sangat kecil saat lahir sehingga gestasinya pendek, seperti pada marsupialia modern. Hal ini menunjukkan bahwa plasenta merupakan perkembangan yang muncul belakangan.

Salah satu Monotremata paling awal yang diketahui adalah Teinolophos yang hidup sekitar 120 juta tahun yang lalu di Australia. Monotremata memiliki beberapa karakteristik yang mungkin diwarisi dari Amniota asli, seperti lubang yang sama untuk buang air kecil, buang air besar, dan berkembang biak (kloaka), seperti pada kadal dan burung, dan mereka menghasilkan telur yang kasar dan tidak terkalsifikasi.