Thời tiền sử là thời kỳ của các loài động vật khổng lồ, nhưng vì sao trong thời đại của khủng long không xuất hiện động vật có vú khổng lồ vẫn là một điều bí ẩn.

Trong thời kỳ khủng long, động vật có vú là một nhóm nhỏ và luôn bị các loài khủng long 'đàn áp'. Trong thời kỳ Mesozoic (kỷ Trung sinh), động vật có vú tồn tại với kích thước nhỏ, phần lớn chúng nhỏ hơn cả chuột và chồn hiện nay. Nhóm thú thực sự xuất hiện vào cuối kỷ Jura - cách đây 160 triệu năm. Hóa thạch của chúng được phát hiện nhiều ở tỉnh Liêu Ninh, Trung Quốc, và Juramaia sinensis là một trong những loài thú kỷ Jura nổi tiếng nhất của Trung Quốc. Loài này chỉ dài khoảng 10 cm, thường sống trên cây và ăn côn trùng.

Sau khi Juramaia sinensis xuất hiện, các loài động vật có vú trên Trái Đất bắt đầu phát triển và mở rộng phạm vi sinh sống ra toàn cầu. Tuy nhiên, không có sự thay đổi đột ngột về kích thước và tất cả chúng đều nhỏ hơn một con chuột.

Loài động vật có vú lớn nhất trong thời kỳ Mesozoic được biết đến là Repenomamus, sống cách đây khoảng 125 triệu năm ở phía tây Liêu Ninh, Trung Quốc. Chúng là những con thú lớn nhất được biết đến trong kỷ Phấn trắng của đại Trung sinh, với chiều dài cơ thể lên tới hơn 1 mét và nặng khoảng 15 kg, tương đương với một con chó.
Chúng được xem là những con thú ăn thịt mạnh mẽ với hàm răng sắc bén có thể sử dụng để cắn con mồi. Hóa thạch của Repenomamus cho thấy chúng có thể săn bắt các con khủng long nhỏ và vẫn chưa có xác nhận rằng chúng đã săn bắt con khủng long còn sống hay chỉ ăn thịt khủng long đã chết.



Hiện tại, Repenomamus vẫn được coi là loài động vật có vú lớn nhất từng tồn tại trong thời kỳ khủng long, vì chưa có hóa thạch nào lớn hơn được phát hiện.
Tại sao động vật có vú không phát triển kích thước lớn như sư tử, hổ hoặc voi trong thời kỳ khủng long? Lý do là do sự tồn tại của khủng long đã ảnh hưởng đến sự phát triển của chúng. Khủng long chiếm giữ hệ sinh thái trên cạn, tiêu diệt hoàn toàn động vật có vú mới sinh và cản trở sự phát triển của chúng.

Khi các loài khủng long mới xuất hiện, chúng cũng rất nhỏ. Rauisuchia là loài thống trị môi trường trên cạn vào cuối Kỷ Tam Điệp, đàn áp cả loài khủng long và động vật có vú.
Những loài bò sát này đánh bại cả khủng long và động vật có vú, ngăn chúng phát triển. Chỉ khi sự kiện tuyệt chủng Triassic-Jurassic xảy ra, khủng long mới trở nên mạnh mẽ hơn.


Theo quy luật tự nhiên, sau sự tuyệt chủng của khủng long, kích thước của động vật có vú đã tăng lên, nhưng không đột biến. Kích thước của chúng vẫn nhỏ trong suốt hơn 10 triệu năm sau sự tuyệt chủng của khủng long. Ví dụ, rừng nhiệt đới Messer 47 triệu năm trước, kích thước của động vật có vú vẫn nhỏ hơn 100 kg.

Mới khoảng 4000 năm trước, động vật có vú khổng lồ bắt đầu phát triển, với những loài như Megacerops, Paraceratherium và Andrewsarchus xuất hiện.

Để một nhóm động vật mới phát triển về số lượng và kích thước, chúng cần một không gian phát triển đáng kể, thường đi kèm với sự tuyệt chủng hàng loạt loài động vật trước đó.
Trong một môi trường sinh thái ổn định, các loài mới thường bị cạnh tranh và không thể phát triển trên quy mô lớn và đa dạng do các loài cũ hơn chiếm hết không gian phát triển. Mặc dù động vật có vú trong kỷ Jura đã trải qua một 'sự bùng nổ đa dạng', nhưng kích thước của chúng vẫn rất nhỏ.
