สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม มีวิวัฒนาการในระยะตอนต้นของมหายุคมีโซโซอิก ซึ่งเป็นระยะเวลายาวนานก่อนหน้าที่ไดโนเสาร์จะมีวิวัฒนาการจนถึงระดับสูงสุด มีกลุ่มของสัตว์เลื้อยคลานกลุ่มหนึ่ง ที่มีลักษณะรูปร่างคล้ายคลึงกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมปรากฏขึ้น ได้แก่เธอแรพสิด (Therapsids) ที่มีวิวัฒนาการมาจากสัตว์เลื้อยคลาน เธอแรพสิดมีการเปลี่ยนแปลงร่างกาย รวมทั้งโครงสร้างหลาย ๆ อย่าง จนมีลักษณะใกล้เคียงกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมในปัจจุบัน แต่เดิมเธอแรพสิด จะมีรยางค์สองข้างที่ตั้งฉากออกมาจากด้านข้างของลำตัว ตามลักษณะของสัตว์เลื้อยคลานในมหายุคมีโซโซอิก ต่อมาได้พัฒนาเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมคือ รยางค์ที่เคยตั้งฉากจากด้านข้างของลำตัว เปลี่ยนเป็นเหยียดตรงและแนบชิดกับลำตัวแทน ทำให้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว และมีศักยภาพในการล่าเพิ่มมากขึ้นกว่าเดิม