Les premiers amniotes, comme Casineria, ressemblaient à de petits lézards. Elles ont évolué il y a environ 340 millions d'années, dans le Mississippien ou le Carbonifère inférieur. Leurs oeufs pouvaient survivre hors de l'eau. Cela permettait aux amniotes de se déplacer dans des environnements où il y avait moins d'eau. Les amniotes se déplaçaient à travers la Terre. La plupart des vertébrés qui vivent sur terre sont des amniotes, tout comme la plupart des animaux de la mer qui respirent de l'air.
Très tôt dans l'histoire de l'évolution des amniotes, elles se sont divisées en deux grandes lignées, les synapses et les sauropsides, qui persistent toutes deux dans l'ère moderne.
La plus ancienne synapside fossile connue est Protoclepsydrops, datant d'environ 320 millions d'années, tandis que la plus ancienne sauropside connue est probablement Paleothyris, de l'ordre des Captorhinida, de l'époque de la Pennsylvanie moyenne (il y a environ 306-312 millions d'années).
Oeufs
On peut supposer que les ancêtres des amniotes pondaient leurs œufs dans des endroits humides, car ces animaux de taille modeste n'avaient pas de difficulté à trouver des dépressions sous les rondins tombés ou d'autres endroits appropriés dans les forêts anciennes, et les conditions sèches n'étaient probablement pas la principale raison de l'apparition de la coquille molle.
Chez les poissons et les amphibiens, il n'existe qu'une seule membrane interne, également appelée membrane embryonnaire. Chez les amniotes, l'anatomie interne de l'œuf a encore évolué et de nouvelles structures se sont développées pour prendre en charge les échanges gazeux entre l'embryon et l'atmosphère, ainsi que les problèmes de déchets. Pour obtenir une coquille plus épaisse et plus résistante, il a fallu trouver de nouveaux moyens d'alimenter l'embryon en oxygène, car la diffusion seule ne suffisait pas.
Une fois que l'œuf a développé ces structures, une sophistication plus poussée a permis aux amniotes de pondre des œufs beaucoup plus gros dans des habitats beaucoup plus secs. Des œufs plus gros permettaient une plus grande progéniture, et des adultes plus gros pouvaient produire des œufs plus gros, de sorte que les amniotes devenaient plus grosses que leurs ancêtres. Une véritable croissance n'était cependant pas possible avant qu'ils ne cessent de dépendre de petits invertébrés comme principale source de nourriture et qu'ils commencent à manger des plantes ou d'autres vertébrés, ou qu'ils retournent à l'eau. De nouvelles habitudes et un corps plus lourd ont signifié une nouvelle évolution pour les amniotes, tant au niveau du comportement que de l'anatomie.
