פורטל:יונקים/התפתחות אבולוציונית
ראשיתם של היונקים בזוחלים סינאפסידיים מסוף עידן הפלאוזואיקון, בתור הקרבון ובתור הפרם. המונח סינאפסידיים מתייחס למספרם ולמיקומם של פתחים בגולגולת מאחורי ארובת העין המאפשרים את הגדלת שרירי הלעיסה; גולגולות סינאפסידיות הן בעלות פתח צדע יחיד מכל צד, בניגוד לגולגולות דיאפסידיות שהן בעלות שני פתחי צדע מכל צד. התצורה הדיאפסידית מאפיינת את מרבית הזוחלים ששרדו כיום וכן את העופות, ולעומתה, התצורה הסינאפסידית אפיינה את כל הזוחלים הנכחדים בשושלת המובילה ליונקים, וכיום שרדה ביונקים בלבד. שתי קבוצות נפוצות מאוד של זוחלים סינאפסידים בתור הפרם היו הפליקוזאורים והתראפסידים.
בסוף תקופת הפרם התרחשה הכחדת פרם-טריאס – הכחדה המונית מן הקשות שתועדו ברשומות המאובנים: כ-70% מכלל מיני החולייתנים היבשתיים נכחדו. הכחדה זו סיימה את עידן השליטה הסינאפסידית ופתחה את תור השגשוג של הזוחלים הדיאפסידים, כמו הארכוזאורים וצאצאיהם הדינוזאורים, אשר ככל הנראה היו מותאמים טוב יותר לאקלים החם והיבש שאפיין את מרבית עידן המזוזואיקון. עם זאת זוחלים סינאפסידים שונים שרדו גם בעידן המזוזאיקון, ומהם התפתחו בסופו של דבר היונקים. קבוצה גדולה של זוחלים תראפסידים בתור הטריאס, התור הראשון של המזוזואיקון, היו הצינודונטים (Epicynodontia). הקבוצה הוגדרה לראשונה על ידי הפלאונטולוג המפורסם מן המאה ה-19 ריצ'רד אוון ופירושו המילולי של השם הוא שיני כלב, המעיד על התצורה היונקית של שיניהם. הקבוצה כוללת מינים רבים מכל היבשות, הקדומים שבהם כבר בסוף הפלאוזואיקון לפני ההכחדה הגדולה. הגדולים שבהם הגיעו לגודל של דוב. הענף המתקדם ביותר שלהם נקרא הצינודונטים האמיתיים (Eucynodontia) וממנו השתלשלו ככל הנראה היונקים.
תור היורה באמצע המזוזואיקון כבר עשיר למדי במאובנים של זוחלים דמויי יונקים, עד כי הפלאונטולוגים חלוקים לעיתים קרובות בשאלה אילו מן המינים כבר זכאים להיות מסווגים כיונקים ואילו עדיין כזוחלים. רבים מהם מפגינים תכונות שלד האופייניות ליונקים כמו קופסת מוח מוגדלת, חיך משני, הצטמצמות חלק מן העצמות בלסת התחתונה, התמחויות של השיניים ופולי עורף זוגיים. כמו כן, נראה שלפחות בחלק מן המינים בתור היורה כבר התקיימו תכונות אופייניות ליונקים כמו מערכת ההנקה, שיער ומנגנוני שמירה וייצור חום גוף.
ביורה ובקרטיקון שגשגו הדינוזאורים וקבוצות אחרות של זוחלי ענק דיאפסידיים, והיונקים הקדומים היו יצורים קטנים שחיו בצילם. מקובל לחשוב שהם היו נדירים יחסית, דמו בגודלם ובצורתם הכללית לחדפים מודרניים ואכלסו גומחות אקולוגיות דומות - ניצול ההומיאותרמיות וכסות הפרווה שלהם לפעילות לילית, ותזונה מחרקים ומשדידת ביצי דינוזאורים. ואולם הצטברות ממצאי מאובנים מן השנים האחרונות מראה שהמגוון של יונקי היורה והקרטיקון היה גדול בהרבה ממה שחשבו קודם לכן, והם אכלסו גומחות אקולוגיות רבות ושונות.
בעידן השלישון, החלו היונקים לשגשג ולתפוס גומחות שבעבר מילאו הדינוזאורים וזוחלי הענק שנכחדו בסוף הקרטיקון. הם החלו להתפתח למגוון צורות שונות וגדלים שונים, כולל טורפים, עטלפים, פרסתניים, יונקים ימיים ועוד. חלק מהיונקים התפתחו ליצורים גדולים במיוחד, כגון הממותות והפרצרתריום שהיה יונק היבשה הגדול ביותר שחי אי-פעם. כיום יונק היבשה הגדול ביותר הוא הפיל האפריקני. היונק הגדול ביותר שחי אי-פעם הוא הלווייתן הכחול הענק, המשתייך לקבוצת היונקים המימיים.