Jednohubci pocházejí z dřívějších savců než vačnatci a eutheriáni, ale jejich fosilní nález je chudý.
Doba, kdy se linie monotremů oddělila od ostatních linií savců, je nejistá, ale podle jednoho z průzkumů genetických studií se odhaduje na dobu před přibližně 220 miliony let. To je ve svrchním triasu. Fosilie úlomku čelisti staré 110 milionů let byly nalezeny v Lightning Ridge v Novém Jižním Walesu. To znamená, že vznikly až 100 milionů let před Metatherií nebo Eutherií, takže se rozhodně jedná o "živé fosilie".
Funkce mozaiky
Kladení vajec a kloaka jsou primitivní ("bazální") znaky zděděné po dřívějších synapsidních tetrapodech.
Monotremové však mají i další znaky, jako je produkce mléka, péče o mláďata v norách, homeotermie a neokortex v mozku. To jsou pokročilé ("odvozené") znaky, které sdílejí s placentály a vačnatci. Tato směs bazálních a odvozených znaků je charakteristická tím, že se různé části těla často vyvíjejí různou rychlostí. Tomu se říká mozaiková evoluce.
U savců, monofyletické skupiny, žilo v období od svrchního triasu do svrchní křídy několik různých linií současně. Každá z těchto linií měla směs bazálních a odvozených znaků, až se nakonec u placentálních savců vyvinul celý soubor odvozených znaků. To jim poskytlo velkou výhodu oproti ostatním skupinám všude tam, kde docházelo k otevřené konkurenci. Díky dlouhé odloučenosti na jižních kontinentech se však někteří jednobuněční a vačnatci zachovali.