Los mamíferos son un grupo diverso que ha dominado los ecosistemas terrestres durante 65 millones de años, desde que los gobernantes anteriores, los dinosaurios, fueron destruidos por un meteoro entrante, dejando solo a los avianos como descendientes. Cuando evolucionaron depende de lo que una persona considere un mamífero. Los primeros animales que podrían considerarse, los mammaliaformes, evolucionaron durante el Triásico Tardío, hace unos 210 millones de años. Los primeros mamíferos verdaderos evolucionaron justo al comienzo del Jurásico, hace unos 195 millones de años. Hadrocodium wui, un animal parecido a una musaraña del tamaño de un sujetapapeles, tuvo la primera mandíbula verdaderamente mamífera. Se escurrió entre las sombras de los dinosaurios, consumiendo insectos.
Durante mucho tiempo, los mamíferos fueron todos bastante similares, todos parecidos a pequeñas musarañas. Hace unos 125 millones de años, se diversificaron, dando lugar a los tres grupos principales de la actualidad: monotremas (Prototheria, incluidos el ornitorrinco, echnidna y parientes extintos), marsupiales (Metatheria, incluidos canguros, koalas y muchas formas oscuras de vida y extintas). y mamíferos placentarios (Eutheria, incluidos ratones, elefantes, ballenas y humanos, entre muchos otros). Aunque todos habían divergido unos de otros hace 120 millones de años, aquellos con placentas y marsupiales están más estrechamente relacionados, ambos son miembros de la clase Theria (que significa «bestia»), mientras que los monotremas están más distantes.
Los monotremas (Prototheria) son un grupo que alguna vez tuvo mucho más éxito, pero que hoy se ha extinguido casi por completo, dejando solo cinco especies: un ornitorrinco y cuatro echnidnas. El nombre significa «agujero único» en griego, en referencia a su cloaca para todo uso, que tienen en común con los marsupiales. Los monotremas son el único grupo que pone huevos en lugar de alimentar a sus crías directamente, aunque son de sangre caliente, proporcionan leche a sus crías, tienen un solo hueso en la mandíbula inferior y están cubiertos por una capa de pelaje. Los monotremas mantienen la temperatura corporal a aproximadamente 90 ° C (32 ° F), en comparación con 95 ° C (35 ° F) para los marsupiales y 100 ° C (38 ° F) para los mamíferos placentarios.
Los marsupiales (Metatheria) son un grupo ligeramente exitoso que incluye 334 especies. Alguna vez tuvieron un rango que incluía gran parte del planeta, pero hoy en día solo son realmente exitosos en Australia, donde son la forma dominante. Australia y las islas cercanas incluyen más de 200 especies de marsupiales, que van desde el koala y el canguro familiares hasta los bandicoots y los demonios de Tasmania más inusuales. Alrededor de 100 especies se encuentran en América del Sur, principalmente incluyendo zarigüeyas, pero también incluyen especímenes únicos como el diminuto Monito del Monte. Hay 13 especies que se trasladaron a América Central cuando se estrelló contra América del Sur a través del istmo de Panamá, y una sola especie llegó a América del Norte: la zarigüeya de Virginia. Los marsupiales son diferentes de los otros grupos en su modo de reproducción, la presencia de una cloaca y su tasa metabólica.
Los mamíferos placentarios (Eutheria) son el grupo más exitoso del planeta en la actualidad, y ocupan una serie de nichos ecológicos ocupados por los dinosaurios y los pelicosaurios antes que ellos. Cuentan con más de 5,500 especies. Hay cuatro grupos principales: Rodentia (ratones, ratas y otros animales pequeños con dientes de rápido crecimiento), Chiroptera (murciélagos), Carnivora (perros, gatos, osos y otros carnívoros) y Cetartiodactyla (numerosas especies de herbívoros, como ciervos, ovejas, cabras, búfalos y ballenas). Los mamíferos placentarios se encuentran en todos los continentes excepto en la Antártida, y muchos tienen estrechas relaciones mitológicas y simbólicas con la cultura humana. Se distinguen por una alta tasa metabólica y su modo de reproducción, donde el embrión crece hasta la madurez en un útero antes de nacer. Los animales de este grupo son probablemente los más inteligentes que jamás haya vivido en el planeta, y muy recientemente (hace 200,000 años), dio lugar a la especie Homo sapiens o humanos.