吴氏巨颅兽化石
尽管哺乳动物是在6500万年前恐龙灭绝之后才崛起的，但在此之前的1.5亿年间，哺乳动物一直保持着低调的生存状态。
每年，新的化石发现都会揭示更多的早期历史。2001年，研究人员报告称，1985年在中国发现的一块化石是一种微小、毛茸茸的动物的遗骸，这种动物是今天活着的哺乳动物的近亲，但生活在1.95亿年前的侏罗纪早期。
这种小动物被称为吴氏巨颅兽，它的某些关键哺乳动物特征比之前早了4000万年
早期真正的哺乳动物是更古老的亲戚的后代，主要是适应夜间活动的以昆虫为食的小型动物。
它们的体型大小不一，从比大黄蜂大不了多少，到松鼠大小，以避开食肉恐龙。
他们获得了一些日后哺乳动物的特征:身体下面的四肢、扩大的大脑、更复杂的生理结构、产奶腺和各种各样的牙齿——门牙、犬齿、前磨牙和臼齿。
也就是说今天存在的三种主要哺乳动物的祖先那时已经出现了——单孔目动物(鸭嘴兽和多刺食蚁兽)，它们在体外产卵;有袋类动物(袋鼠、负鼠)，把幼仔装在袋子里;还有胎盘哺乳动物(人、牛、马)，它们在长时间的妊娠期间将胎儿保留在体内。
在新生代早期，恐龙灭绝后，哺乳动物的数量和多样性激增。在仅仅1000万年的时间里，（以地质学的标准来看，这只是短暂的一瞬）大约有130属(相关物种的类群)进化了出来，包括大约4000个物种。
其中包括第一批完全水生哺乳动物(鲸鱼)和飞行哺乳动物(蝙蝠)，以及啮齿动物和灵长类动物。
物种多样性突然扩展到新的生活方式被称为适应性辐射。它发生的一种方式是响应释放以前占据的环境区域和角色的事件，为许多适应这些闲置生存空间的新物种让路。
恐龙的灭绝就是这样一个重大事件，在一些哺乳动物幸存下来的同时，一个曾经占统治地位的竞争对手群体也消失了。
但哺乳动物并不是简单地取代恐龙的生态角色。哺乳动物花了几百万年的时间才进化出中等大小的体型，它们所继承的世界与恐龙统治的世界是不同的。
有新的环境栖息地和新的食物资源可供开发。到白垩纪末期，开花植物已经占据了主导地位，为迅速增长的昆虫种群提供食物，而昆虫又成为哺乳动物的另一种优质食物来源，与水果和浆果一起。
新种类的森林出现了，为后来成为树栖哺乳动物的灵长类动物提供了新的栖息地。灵长类动物最早出现在大约5000万年前，最终在大约4500万年后出现了直立行走的原始人，包括我们人类。
今天哺乳动物物种的惊人多样性部分源于大陆的持续分裂，这始于大约2亿年前，并导致不同的大陆板块分开。在第三纪的大部分时间里，澳大利亚和南美洲与其他大陆隔绝，有袋类哺乳动物在那里繁盛和多样化，而胎盘类哺乳动物在其他大陆上扮演着类似的角色。
哺乳动物的故事只是适应性辐射的一个例子，在进化史上，这个过程在大大小小的尺度上一再发生。
