I primi amnioti, come la Casineria, sembravano piccole lucertole. Si sono evoluti circa 340 milioni di anni fa, nel Mississippiano o Carbonifero inferiore. Le loro uova potevano sopravvivere fuori dall'acqua. Questo permise agli amnioti di spostarsi in ambienti che avevano meno acqua. Gli amnioti si spostarono attraverso la Terra. La maggior parte dei vertebrati che vivono sulla terra sono amnioti, così come la maggior parte degli animali marini che respirano aria.
Molto presto nella storia evolutiva degli amnioti, si sono divisi in due linee principali, i sinapsidi e i sauropsidi, entrambi persistenti nell'era moderna.
Il più antico sinapside fossile conosciuto è Protoclepsydrops di circa 320 milioni di anni fa, mentre il più antico sauropside conosciuto è probabilmente Paleothyris, nell'ordine Captorhinida, dall'epoca del Pennsylvanian medio (circa 306-312 milioni di anni fa).
Uova
Si può supporre che gli antenati degli amnioti deponevano le loro uova in luoghi umidi, dato che animali di modeste dimensioni non avrebbero avuto difficoltà a trovare depressioni sotto tronchi caduti o altri luoghi adatti nelle antiche foreste, e le condizioni di siccità non erano probabilmente la ragione principale per cui il guscio morbido emerse.
Nei pesci e negli anfibi c'è solo una membrana interna, chiamata anche membrana embrionale. Negli amnioti l'anatomia interna dell'uovo si è evoluta ulteriormente e si sono sviluppate nuove strutture per occuparsi degli scambi di gas tra l'embrione e l'atmosfera, oltre a gestire i problemi dei rifiuti. La crescita di un guscio più spesso e resistente ha richiesto nuovi modi per rifornire l'embrione di ossigeno, poiché la sola diffusione non era sufficiente.
Dopo che l'uovo ha sviluppato queste strutture, un'ulteriore sofisticazione ha permesso agli amnioti di deporre uova molto più grandi in habitat molto più secchi. Uova più grandi permettevano una prole più grande, e adulti più grandi potevano produrre uova più grandi, così gli amnioti diventavano più grandi dei loro antenati. La vera crescita non fu possibile, tuttavia, fino a quando non smisero di fare affidamento su piccoli invertebrati come principale fonte di cibo e iniziarono a mangiare piante o altri vertebrati, o tornarono all'acqua. Nuove abitudini e corpi più pesanti significarono un'ulteriore evoluzione per gli amnioti, sia nel comportamento che nell'anatomia.
