早在三叠纪晚期，就在恐龙刚刚登上进化舞台的同时，一群在当时并不起眼的小动物从兽孔目爬行动物当中的兽齿类里分化出来。它们有点“生不逢时”，因为在随后从侏罗纪到白垩纪长达1亿多年的漫长岁月里，它们一直生活在以恐龙为主的爬行动物的巨大压力下，在夹缝里求生存。直到白垩纪之末，当恐龙等在中生代异常适应的爬行动物发生了大灭绝之后，它们才得以在随后的新生代中顽强地崛起并成为新生代地球的主宰。它们就是哺乳动物，它们最终能够从夹缝里崛起的原因则是它们已经具备了一系列进步的特征。
鸭嘴兽——现生的祖兽类
袋鼠——现生的后兽类
人类——也是真兽类的一员
从晚三叠纪开始，哺乳动物在整个中生代经历了艰难而不屈不挠的发展过程，分化出始兽亚纲、异兽亚纲和兽亚纲三大类。其中，始兽亚纲包括柱齿兽目、三尖齿兽目两类；异兽亚纲仅有一目，即多瘤齿兽目；兽亚纲包括三个次亚纲，即祖兽次亚纲、后兽次亚纲和真兽次亚纲。
哺乳动物特征的确立
哺乳动物是灵活的四足动物，有比较大的脑颅，反映了它们脑量的增加和与之相关的神经控制能力和智力的提高。哺乳动物基本代谢水平高，体被能够保温的毛发，再加上机体内的其它生理机制（如出汗等），使得它成为体温恒定的温血动物。除了单孔类之外，哺乳动物的幼体都是胎生，使得幼崽在出生前已在母亲体内完成了一定的发育过程，因此幼崽更具生命力；同时，幼崽出生后以母亲的乳汁为营养，得到母亲的保护，使得它们的成活更有保证。哺乳动物的牙齿分化成门齿、犬齿和颊齿（包括前臼齿和臼齿），颊齿通常有一个包括几个齿尖的齿冠，以两个或更多的齿根固着在颌骨上，这样的牙齿更能够适应于咀嚼多样化的食物。哺乳动物有次生的骨质硬腭，使鼻道与口腔分开，使得它们在咀嚼食物时不影响呼吸。
哺乳动物的内耳构造
此外，哺乳动物还有一些其它不同于爬行类的解剖学特征。例如：哺乳动物颈部的肋骨（颈肋）与颈椎愈合，成为颈椎的一部分；腰椎两侧具有游离的肋骨；肠骨、坐骨和耻骨愈合成为一块整个的骨盆结构；头骨有一对枕髁。尤其突出的是，哺乳动物头骨与下颌的关节由鳞骨和齿骨组成，原来在爬行动物中连接头骨和下颌的方骨和关节骨在哺乳动物中进入了中耳，分别变成了三块听小骨中的两块：砧骨和锤骨，它们与镫骨（在爬行动物唯一的一块听小骨）一起组成一套杠杆结构，用以传导从耳膜到内耳的声波震动。这是在脊椎动物进化史上解剖结构从一种功能转变到另一种功能的最好例证之一。
哺乳动物的牙齿
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