最早的爬行動物在石炭紀晚期出現，看上去卻像蜥蜴，然而它們身體內部的結構卻有獨特之處。最重要的一點是它們的頭骨上除了鼻腔和眼窩之外，沒有其他的洞孔。這種構造的爬行動物屬無顥孔類。而其他爬行動物則演化出顥孔，既減輕了體重，也利於頜骨肌肉的附著。合顥孔類在眼睛後面演人經生成一對顥孔，而雙顥孔類爬行動物則演化出兩對顥孔。合顥孔類包括後來演化為哺乳動物的動物；而雙顥孔類包括恐龍所屬的爬行類之王古蜥。似哺乳類爬行動物最早的似哺乳類爬行動物生活在大約3億年前。盤龍類是最早的似哺類爬行動物，生活在石炭紀晚期和二疊紀早期，它們從蜥蜴似的小動物迅速演化成一種具有強壯的顎和尖牙利齒的體格笨重的動物。再晚些，在二疊紀中，出現了幾個更先進的種類，如素食的二齒獸類，肉食的裂齒獸類和犬齒獸類。獸乳目爬行動物在減少三疊紀時期的世界與二疊紀沒有什麼不同，海洋還沒有把陸地分隔開來，二疊紀時期，獸孔目爬行動物經過了自然進化，充分利用這個自由的空間向外擴充套件。有一種以植物為食的動物叫水龍獸，樣子長得像水桶，它的化石在相距遙遠的歐洲和南極洲的好多地方都找到過，這就證明了這些大陸都是連在一起的。然而，在三疊紀時期，整個獸孔目爬行動物經歷了極其艱難的時期。儘管二疊紀時期，它們在陸地上稱王稱霸，二疊紀結束後，獸孔目爬行動物未能繼續它們的統治地位。有一些爬行動物，如古蜥，超過了獸孔目爬行動物，而爬行動物生存了幾百萬年的時間。