Identificar o primeiro mamífero absoluto é difícil porque o registro fóssil é incompleto e interpretações científicas evoluem com novas descobertas. No entanto, paleontólogos identificaram vários candidatos importantes iniciais.
Morganucodon, uma pequena criatura semelhante a musaranho do Triássico Superior, é frequentemente considerada um dos primeiros mamíferos. Tinha algumas características definidoras de mamíferos, como osso dentário na mandíbula inferior, enquanto ainda retinha características reptilianas. Outras formas iniciais do período Jurássico ajudam a preencher o quadro evolutivo.
Mamíferos placentários aparecem no registro fóssil por volta do Cretáceo Superior, aproximadamente 100 milhões de anos atrás. Marsupiais datam do Cretáceo Inferior, cerca de 140 milhões de anos atrás. Monotremados, mamíferos ovíparos representados hoje por ornitorrincos e equidnas, têm evidências fósseis de cerca de 110 milhões de anos atrás.
A evolução dos mamíferos é complexa e contínua. Novos fósseis e pesquisas continuamente refinam nossa compreensão de quais grupos surgiram primeiro e como estão relacionados. Em vez de identificar um único "primeiro", cientistas falam dos membros mais antigos conhecidos de cada linhagem.