O que se segue é uma lista de mamíferos pré-históricos, que pretende incluir os mamíferos que foram extintos antes da era moderna e que são conhecidos apenas pelo registo fóssil. Os mamíferos desaparecidos em épocas modernas estão compilados em lista de animais extintos.

• Sinoconodon

• Megazostrodon

• Morganucodon

• Castorocauda
• Docodon

• Kuehnotherium
• Spalacotherium

• Gondwanatherium
• Ferugliotherium

• Kollikodon
• Obdurodon
• Megalibgwilia
• Steropodon
• Teinolophus

• Ausktribosphenos

• Fruitafossor
• Volaticotherium

• Repenomamus
• Jeholodens
• Yanoconodon

• Prosarcodon

• Família Albionbaataridae
• Família Allodontidae
• Família Eobaataridae
• Família Hahnodontidae
• Família Paulchoffatiidae
• Família Pinheirodontidae
• Família Plagiaulacidae
• Família Zofiabaataridae

• Superfamília Djadochtatherioidea
• Superfamília Taeniolabidoidea
• Superfamília Ptilodontoidea
• Família Eucosmodontidae
• Família Microcosmodontidae
• Família Kogaionidae
• Família Cimolomyidae
• Família Boffiidae

• Acheronodon
• Anconodon
• Baiotomeus
• Boffius
• Buginbaatar
• Cernaysia
• Cimolomys
• Essonadon
• Eucosmodon
• Hainina
• Kimbetohia
• Lambdopsalis
• Liotomus
• Meniscoessus
• Mesodma
• Mesodmops
• Microcosmodon
• Mimetodon
• Neoliotomus
• Neoplagiaulax
• Pentacosmodon
• Prionessus
• Prochetodon
• Ptilodus
• Sinobaatar
• Sphenopsalis
• Stygimys
• Taeniolabis
• Xanclomys
• Xyronomys

• Symmetrodonta (As vezes tido como um Theria Trituberculata, e as vezes como um Mammaliaforme).
• Pantotheria (Grupo taxonômico obsoleto atualmente classaficado como um Dryolestida)
• Aegialodontia
• Eupantotheria

• Deltatheridium

• Dryolestes
• Crusafontia

• Peramus

• Aegialodon

• Necrolestes

• Deltatheridium
• Borhyaena
• Thylacosmilus
• Prothylacinus
• Argyrolagus
• Yalkaparidon
• Thylacinus
• Barinya
• Yarala
• Macrotis leucura
• Chaeropus ecaudatus
• Nimbadon
• Priscileo
• Thylacoleo
• Wakaleo
• Palorchestes
• Wynyardia
• Phascolarctos stirtoni
• Diprotodon
• Sthenurus
• Procoptodon
• Ekaltadeta

• Rathymotherium
• Scelidotherium
• Mylodon
• Glossotherium
• Megatherium

• Glyptodon
• Doedicurus
• Peltephilus

• Theosodon
• Macrauchenia
• Xenorhinotherium
• Notonychops

• Pyrotherium

• Trigonostylops
• Astrapotherium

• Notostylops
• Thomashuxleya
• Rhynchippus
• Adinotherium
• Toxodon
• Homalodotherium
• Etc...

• Plesiorycteropus

• Titanohyrax
• Kvabebihyrax

• Arsinoitherium

• Prorastomus
• Sirenotherium
• Hydrodamalis gigas

• Família Desmostylidae Osborn, 1905
  • Gênero Behemotops Domning, Ray e McKenna, 1986
    • Behemotops proteus Domning, Ray e McKenna, 1986
    • Behemotops emlongi Domning, Ray e McKenna, 1986
    • Behemotops katsuiei Inuzuka, 2000
  • Gênero Cornwallius Hay, 1923
    • Cornwallius sookensis (Cornwall, 1922)
  • Gênero Desmostylus Marsh, 1988
    • Desmostylus hesperus Marsh, 1988
  • Gênero Vanderhoofius Reinhart, 1959
    • Vanderhoofius coalingensis Reinhart, 1959
• Família Palaeoparadoxiidae Reinhart, 1959
  • Gênero Ashoroa Inuzuka, 2000
    • Ashoroa laticosta Inuzuka, 2000
  • Gênero Palaeoparadoxia Reinhart, 1959
    • Palaeoparadoxia media Inuzuka, 2005
    • Palaeoparadoxia repenningi Domming e Barnes, 2007
    • Palaeoparadoxia tabatai (Tokunaga, 1939)
    • Palaeoparadoxia weltoni Clark, 1991

• Moeritherium
• Phiomia
• Deinotherium
• Mammut americanum
• Platybelodon
• Gomphotherium
• Stegodon
• Mammuthus

• Leptictidium

• Plesiadapis
• Carpolestes

• Notharctus
• Adapis
• Plesiopithecus
• Megaladapis
• Archaeoindris
• Aegyptopithecus
• Protopithecus
• Eosimias
• Dryopithecus
• Pliopithecus
• Gigantopithecus

• Sahelanthropus tchadensis
• Orrorin tugenensis
• Ardipithecus kadabba
• Ardipithecus ramidus
• Australopithecus
  • Australopithecus anamensis
  • Australopithecus afarensis
  • Australopithecus africanus
  • Australopithecus garhi
• Paranthropus
  • Paranthropus aethiopicus
  • Paranthropus boisei
  • Paranthropus robustus
• Homo habilis
• Homo erectus
• Homo ergaster
• Homo heidelbergensis
• Homo sapiens idaltu
• Homo floresiensis
• Homo neanderthalensis
• Homem de Cro-Magnon

• Anagale

• Prolagus
• Palaeolagus

• Ischyromys
• Ailuravus
• Ceratogaulus
• Epigaulus
• Leithia
• Eutipomys
• Castoroides
• Palaeocastor
• Rhizospalax
• Armintomys
• Bathyergoides
• Phiomys
• Phoberomys
• Telicomys
• Eocardia

• Deinogalerix
• Pholidocercus

• Icaronycteris

• Gobiatherium
• Prodinoceras
• Dinoceras
• Uintatherium

• Phenacodus
• Didolodus

• Andrewsarchus
• Mesonyx

• Diacodexis
• Archaeotherium
• Entelodon
• Kubanochoerus
• Merycoidodon
• Brachycrus
• Oreodon
• Cainotherium
• Protylopus
• Aepycamelus
• Protoceras
• Synthetoceras
• Climacoceras
• Palaeotragus
• Sivatherium
• Megaloceros
• Bison antiquus
• Megalotragus
• Anthracotherium
• Merycopotamus
• Hippopotamus antiquus
• Pakicetus
• Ichthyolestes
• Ambulocetus
• Rhodhocetus
• Dorudon
• Basilosaurus
• Squalodon

• Brontotherium
• Embolotherium
• Hyracotherium
• Palaeotherium
• Miohippus
• Mesohippus
• Metamynodon
• Indricotherium
• Hyracodon
• Aceratherium
• Teleoceras
• Coelodonta
• Elasmotherium
• Iranotherium
• Sinotherium
• Chalicotherium
• Moropus

• Cimolestes
• Kopidodon
• Labidolemur
• Stylinodon
• Pantolambda
• Barylambda
• Titanoides
• Metacheiromys
• Eurotamandua
• Necromanis

• Oxyaena
• Sarkastodon
• Machaeroides
• Hyaenodon

• Miacis
• Viverravus
• Dinictis
• Nimravus
• Barbourofelis
• Proailurus
• Smilodon
• Dinofelis
• Protictitherium
• Ictitherium
• Chasmaporthetes
• Percrocuta
• Amphicyon
• Daphoenus
• Leptocyon
• Hesperocyon
• Borophagus
• Hemicyon
• Ursavus
• Ailuropoda minor
• Agriotherium
• Arctodus
• Arctotherium
• Ursus spelaeus
• Kolponomos
• Simocyon
• Ekorus
• Potamotherium
• Plesictis
• Cyonasua
• Chapalmalania
• Enaliarctos
• Acrophoca
• Desmatophoca

• Tilacino (também conhecido por Tigre-da-Tasmânia ou Lobo-da-Tasmânia, apesar de ter sido extinto no século XX, até hoje ainda não se tem certeza de sua verdadeira extinção, havendo ainda quem afirme que ainda exista).
  • Tigre-de-java (subespécie de tigre tida como extinta nos anos 1970, apesar de pairarem as mesmas dúvidas do que o Tilacino).
  • Quagga (espécie de equino extinto relacionado com a zebra-da-planície, o último exemplar morreu no Zoológico de Amsterdã, em 1833. Atualmente porém, o The Quagga Project fez com que os cientistas conseguissem recuperar a espécie geneticamente, que voltou a existir).