Zatímco savci pocházejí z amniot s jednou spánkovou jámou na lebce (takzvaných synapsidů), předky ptáků musíme hledat mezi amnioty s dvěma spánkovými jamami (takzvanými diapsidy). Obě tyto skupiny vznikly v karbonu, což bylo geologické období před 360–300 miliony let. Nicméně skuteční savci a ptáci se vyvinuli až později.
První opravdové savce známe přibližně ze stejné doby jako první dinosaury – z konce triasu (období před 250–200 miliony let). Již v permu (před 300–250 miliony let) se však objevila specializovaná skupina synapsidů nazývaná therapsidi. Ti mnohými znaky připomínají savce; měli například zuby rozrůzněné do několika typů a končetiny pod tělem.

Dnes se obecně uznává, že savci vznikli právě z takových forem. Pokročilí therapsidi z triasu jsou od prvních savců téměř k nerozeznání, předpokládá se, že byli teplokrevní a alespoň někteří také osrstění.
Jako rozlišovací znak mezi therapsidy a savci se používá způsob skloubení spodní čelisti s lebkou. U therapsidů jde o primární čelistní kloub, tvořený kostmi articulare a quadratum. Savci mají sekundární kloub, tvořený kostmi squamosum a dentale. Articulare a quadratum se u nich proměnily na kladívko a kovadlinku ve středním uchu.

Ptáci vznikli později než savci. Jejich první fosilie, třeba důvěrně známý Archaeopteryx, pocházejí z jury (období před 200–145 miliony let). Původ ptáků je nutné hledat s největší pravděpodobností mezi masožravými dinosaury ze skupiny theropoda, přesněji mezi takzvanými maniraptory. K těm patří mimo jiné i známý Velociraptor.
Typickým znakem dnešních ptáků – peřím – se ve skutečnosti mohlo chlubit více dinosaurů, ne ze všech se ale vyvinuli ptáci. Na vznik aktivního letu u ptáků existují dvě rozdílné teorie. Podle jedné se naučili létat při běhu ze země, zatímco podle druhé šplhali na stromy, z nichž poté plachtili k zemi.
