Nye molekylærgenetiske undersøgelser kombineret med nye, bemærkelsesværdige fossilfund, der er gjort inden for de sidste to årtier har kastet et nyt og langt klarere lys over oprindelsen af adskillige hovedgrupper af dyr og deres udvikling fra tidligere eksisterende grupper. Som eksempler kan nævnes udviklingen af tetrapoder (firbenede landlevende hvirveldyr) fra fisk, fugle fra dinosaurer og hvaler fra artiodaktyler (parrettåede hovdyr eller klovdyr; f.eks. grise, hjorte, kameler). Disse nye landevindinger har i det store og hele bekræftet den tidligere viden om fylogenetisk slægtskab, der primært var baseret på morfologisk evidens. Men de nye fund har givet et meget klarere billede af udviklingsforløbet med tydelige overgangsformer mellem hovedgrupperne.
Et klassisk eksempel på et ”missing link” er Archaeopteryx (urfuglen), der blev fundet i Solnhofen i det sydlige Tyskland i 1861 og repræsenterer en mellemform mellem dinosaurer og fugle. Et andet godt eksempel er de overgangsfossiler, der viser, hvordan de første landdyr udvikledes fra fisk i Devontiden. Det første overgangsfossil, der blev fundet, var Ichthyostega (1932). Dens lemmer og kranium mindede om, hvad man ser hos padder, men den havde en fiskelignende hale, og kroppen var dækket af skæl; desuden havde den det klassiske fisketræk: Et linjeformet sanseapparat i siderne til at føle strømninger i vandet. Siden da er der fundet en bemærkelsesværdig serie af fossiler, der beskriver hele overgangen fra fisk til landdyr.
Et tredje illustrativt eksempel er sekvensen af overgangsfossiler, der beskriver udviklingen af pattedyrene fra deres forfædre, synapsiderne. Synapsiderne blev før i tiden kaldt ”pattedyrlignende krybdyr”, men dette er ikke korrekt: Synapsider er ikke krybdyr – de to grupper udvikledes parallelt fra en fælles forfar (amnioterne). Fra amnioterne udvikledes i begyndelsen af Kultiden for godt 300 millioner år siden to hovedgrupper: Diapsiderne, der blev til krybdyr, dinosaurer og fugle; samt synapsiderne, der udvikledes til pattedyrene. Udviklingen af pattedyrene er forløbet gradvist over 100 millioner år fra sen Kultid til tidlig Juratid og er dokumenteret ved hundredvis af smukke fossile kranier og mange komplette skeletter af forskellige overgangsformer.
En af de mest bemærkelsesværdige evolutionære ændringer, der indtraf hos synapsiderne vedrører underkæberne. Hos de fleste krybdyr er underkæben sammensat af adskillige knogler, mens pattedyrenes underkæbe kun består af en enkelt knogle. I forbindelse med synapsidernes udvikling skete der en reduktion i antallet at knogler, der indgik i dannelsen af underkæben; nogle forsvandt, mens andre udvikledes til de små mellemøreknogler, der findes hos alle pattedyr. Dette kan virke bizart, men man skal huske på, at de fleste krybdyr hører med deres underkæbe, idet lyden transmitteres herfra til mellemøret via en leddannelse mellem underkæben og kraniet. Det kan tilføjes, at under pattedyrenes fosterudvikling anlægges øreknoglerne først i underkæben, hvorefter de vandrer op til mellemøret.