Во время Карбона растительность раскинулась дальше от больших водоёмов, и животные пошли вслед за ней. Т.е. это означало, что животные должны были стать независимыми от водной среды обитания. Первой группой позвоночных, которым это удалось, были рептилии. Они произошли от стегоцефалов Карбона, и их эволюция была отмечена переменами в их анатомии и повадках. Тонкие чешуи стегоцефалов исчезли и их место заняла твёрдый как рог эпидермис, который защищал тело от излишнего осушения. Это практически положило конец кожному дыханию, но лёгочное дыхание стало полным, и кровообращение тоже улучшилось. Лапы тоже испытали некоторые изменения. Тело было поднято над землёй, породив более быстрые и экономичные движения, т.к. потери энергии, вызванные трением при ползанью, исчезли. Шея также развилась и выросла в более длинную и гибкую, что увеличило подвижность головы. Самые большие перемены произошли при развитии эмбриона. Рептилии больше не откладывали яйца в воду, но закапывали их в кучи гниющей растительности, или в песок, или в почву. Эмбрион был завёрнут в амниотическую мембрану и водную среду обитания сменила жидкость в амниотической полости яйца. Яйцо рептилий стало защищённым от обезвоживания и от простых повреждений кожистой скорлупой. Новорождённые рептилии есть крошечные версии их родителей, и стадии личинки у них не стало.
Первые рептилии эволюционно "оформились" в конце Карбона, но они не процветали до начала Пермийского периода, когда можно увидеть несколько эволюционных тенденции. Самые примитивные рептилии включают котилозавров (Diadectes phaseolinus, Seymouria baylorensis, Scutosaurus karpinskii) которые были в основном небольшими, неуклюжими видами, которые ещё внешне напоминали стегоцефалов. Устройство черепа и позвонков оставалось очень примитивным, и плечевая кость и бедренная оставались горизонтальными (лапы могли только поднять тело над землёй). Котилозавры достигли вершины своего развития в Перми. Они сильно напоминали пеликозавров (Edaphosaurus pogonias, Dimetrodon incisivus, Varanosaurus acutirostris) из отложений верхней Перми и Триаса. Очень скоро они разделились на несколько эволюционных веток, и самая интересная из них, для нас, ветвь звероящеров (Sauroctonus progressus). Тогда как эта ветвь привела к развитию звероподобных черт, другие стали высоко специализированными. Мезозавры (Mesosaurus tenuidens) вернулись к их истокам, в воду.