白垩纪末期的几百万年之前，哺乳动物就已经存在。事实上，首批真正的哺乳动物摩尔根兽类（morganucodontids），是在三叠纪后期进化形成的。在恐龙灭绝前1.5亿年，它们是进化较为成功的动物群。

白垩纪末期时，一些哺乳动物已经进化出许多新的生存技能，很多不再产卵，能直接生出幼崽。很多哺乳种类为不同任务（如切断、啃咬和磨碎）进化出专门的牙齿，以更好地处理食物。它们还为竞争食物进化出了更好的方式，比如相对于体形比例来讲，拥有了更多能量，或为适应不断变化的饮食而变成了杂食动物（植物和肉类都吃）。

正兽亚纲的哺乳动物（有袋类和有胎盘类），显然继承了恐龙和其他生物留下的土地。一些哺乳亚类动物早在恐龙灭绝前便已消失，一些则撑过了白垩纪末期，还有一些一直存活到今天。