Os primeiros amniotes, como o Casineria, pareciam pequenos lagartos. Eles evoluíram cerca de 340 milhões de anos atrás, no Mississippiano ou Lower Carboniferous. Seus ovos podiam sobreviver fora da água. Isto permitiu que os amniotas se deslocassem para ambientes que tinham menos água. Os aniotas se movimentavam através da Terra. A maioria dos vertebrados que vivem em terra são amniotas, assim como a maioria dos animais que respiram ar do mar.
Muito cedo na história evolutiva dos amniotes, eles se dividiram em duas linhas principais, as sinapsídeas e os sauropsídeos, ambos persistindo na era moderna.
O mais antigo sinapsid fóssil conhecido é o Protoclepsydrops de cerca de 320 milhões de anos atrás, enquanto o mais antigo sauropsídeo conhecido é provavelmente o Paleothyris, na ordem Captorhinida, da época da Pensilvânia Média (cerca de 306-312 milhões de anos atrás).
Ovos
Pode-se supor que os ancestrais dos amniotes puseram seus ovos em lugares úmidos, pois tais animais de tamanho modesto não teriam dificuldade em encontrar depressões sob toras caídas ou outros lugares adequados nas florestas antigas, e as condições secas provavelmente não foram a principal razão pela qual a casca macia surgiu.
Nos peixes e anfíbios existe apenas uma membrana interna, também chamada de membrana embrionária. Em amniotes, a anatomia interna do ovo evoluiu ainda mais e novas estruturas foram desenvolvidas para cuidar das trocas gasosas entre o embrião e a atmosfera, bem como para lidar com os problemas de resíduos. Para que crescesse uma casca mais grossa e resistente, eram necessárias novas formas de fornecer oxigênio ao embrião, pois a difusão por si só não era suficiente.
Depois que o ovo desenvolveu estas estruturas, uma maior sofisticação permitiu que amniotes colocassem ovos muito maiores em habitats muito mais secos. Ovos maiores permitiam descendentes maiores, e adultos maiores poderiam produzir ovos maiores, então os amniotas cresceram maiores do que seus ancestrais. O crescimento real não foi possível, entretanto, até que eles deixaram de depender de pequenos invertebrados como sua principal fonte de alimento e começaram a comer plantas ou outros vertebrados, ou retornaram à água. Novos hábitos e corpos mais pesados significavam maior evolução para os amniotes, tanto em comportamento quanto em anatomia.
