Мезозой является интересной эрой в истории Земли. С точки зрения филогенетики это по настоящему "средневековый" период - период, который обосновал путь великим переменам. Он отмечает пик эволюционных тенденций, которые появились в Палеозое, и чьей главной чертой была эволюция огромного числа разных групп пресмыкающих, которые колонизировали каждую доступную среду на суше, а также в воздух и в воде.
Триас - первая часть Мезозоя - был раньше заброшен учёными. Это верно, что он не может похвастаться огромными динозаврами и другими броскими группами животных, в отличие от Юрского и Мелового периодов, но это во время Триаса, когда эти группы стали эволюционировать. Решение мезозавров Перми насчёт возвращения в воду, был взят как образец поведения другими ветвями семьи пресмыкающих во время Триаса. Самыми интересными и самыми высоко специализированными были ихтиозавры, "рыбоящеры" (Mixosaurus carnalius). Внешне, они были похожи на дельфинов, но не в коем случае им не родственники. Черепа и позвонки ихтиозавров напоминают те, что были у примитивных стегоцефалов, от которых произошли ихтиозавры. У них не было шей и были сильно редуцированные задние конечности, но их ластообразные передние конечности были очень мощными и развитие их детей происходило внутри материнского тела. Ещё не очень ясно, когда началась эволюция ихтиозавров; они появились в середине Триаса как полностью оформившаяся группа и дожили, почти без перемен, до конца Мела, когда они вымерли, не оставив никаких потомков. Плезиозавры (Nothosaurus procerus), с другой стороны, имели длинные змееобразные шеи, а их лапы превратились в ласты. Они были родичами плакодонтов (Placodus gigas, Henodus chelyops), черепахообразных рептилий, которые питались в основном моллюсками.
Териодонты, звероящеры, являются очень важной группой с точки зрения эволюции. Независимо друг от друга, их различные кланы более-менее сильно напоминали первых млекопитающих: мозги, зубы, челюсти и другие части их склетов преобрели т.н. "зверообразность" в различной степени. Травоядные дикинодонты (Lystrosaurus murrayi) также показывали некоторые черты млекопитающих, но не напоминали млекопитающих так сильно, как в случае плотоядных териодонтов. Иктидозавры позднего Триаса показывают почти такой же анатомический план, какой есть у млекопитающих, и очень часто считаются настоящими млекопитающими. Сходство между различными группами звероящеров поднимает явный вопрос том, эволюционировали ли млекопитающие как единая филогенетическая группа от одного предка, или как полифелитическая группа от нескольких. К несчастью, мы ничего не знаем о развитии эмбрионов териодонтов и поэтому мы не способны ответить на эти жизненно важные вопросы.
Текодонты (Saltoposuchus longipes) были другой группой очень важной для эволюции. Они были небольшими, ящерицеобразными рептилиями Триаса, которые породили несколько важных кланов рептилий, таких как динозавры, плезиозавры и крокодилы, и возможно, что и птиц тоже.