哺乳形類
ジュラ紀の哺乳形類ハドロコディウムは、既に麟状骨 - 歯骨関節を完成させ、発達した大脳皮質を持っていた。しかし、同時期の狭義哺乳類には、未だ麟状骨 - 歯骨に加えて方形骨 - 関節骨の二重関節という古い形質を引きずるものもいたからである。
この進化は、四肢の直立化とも関連があると思われる。つまり、初期単弓類の段階においては頭蓋と地面が近い距離にあり、角骨の反転板などを通じて振動を拾い上げ、耳小柱(後の鐙骨)を介して内耳に伝えていた。しかし、獣弓類、キノドン類へと進化するに連れて四肢の直立化が進み、頭蓋が地面から高く持ち上げられることになった。そのために聴覚機能を強化する必要に迫られ、哺乳類段階に至る過程で顎関節の蝶番を耳小骨として中耳に取り込む過程にあるといえる。またこれは、優れた聴覚を必要とする夜への進出へと関連があると思われる。これと同時に大脳皮質の発達が見られている。外界の音を聞き分け、その方角や距離を推定するといったことなどが、大脳新皮質の発達を促したとされる。また、それとは別に哺乳形類とキノドン類の幼生の類似(脳函が大きく頭頂の稜が狭い、頬骨弓の位置が低い)などから、ネオテニー(幼生成熟)による進化とする説もある。
夜への進出は、恒温性とも大きな関連がある。体毛は哺乳類の大きな特徴の一つであるが、軟組織であるため化石には残りにくい。中国で発見されたカストロカウダには体毛の痕跡が確認されているが、これは希有な例である。
なかにはカストロカウダのように水辺へと生活の場を求めたものもいたが、大半は、夜への進出を余儀なくされた。当時の生物にとって、夜という世界への進出は、非常に困難に満ちたものであった。日光の恩恵を受けることのできない夜間においては、体温の維持は困難である。ゆえに、恒温化は必須であった。そのために、より効率的に獲物を発見することのできる聴覚の発達が促された。また、獲物を捕らえるための四肢も、より活発な行動ができる形態へと進化した。同時に、キノドン類において発達しつつあった咬頭が複雑化し、より効率的に咀嚼できるようになった。これは、恒温化が進んだことで、多くのカロリーを必要としたためと言われる。しかし、夜間に確保できる食料は限られるため、大半の哺乳形類は現生のトガリネズミや齧歯類などと大差ない大きさ、姿であった。
この状況は、白亜紀末(K-T境界)の大量絶滅が発生するまで変わることはなかった。しかし、哺乳類は地道に進化を重ねており、それが、恐竜絶滅後の爆発的適応放散につながった。そのなかで、哺乳類に先駆ける形で放散していた哺乳形類たちは、後発の哺乳類との競合に敗れて姿を消していった。