德克萨斯漫天飞舞的巴西犬吻蝠，恐龙时代是没有这种景观的
分道扬镳距今6600万年前，长期以来压制哺乳动物发展的恐龙忽然灭绝了，很多哺乳动物也在这场大灾难中遭到重创，真兽却损失很小（仅14%）。这可能得益于真兽在中生代的低调，它们体型大都很小，小动物更容易在世界末日存活。真兽类由此进入自己的高光时刻，迅速填补恐龙留下的生态龛位，蝙蝠以及老鼠都是这时才出现的。
真兽下纲分别以北方劳亚大陆（今亚、欧、北美）和南方的冈瓦那大陆（今非洲、南美、澳大利亚、南极）为中心，分化成两大类群，即北方兽类和大西洋兽类。北方兽类进一步分化为灵长啮齿总目和劳亚兽总目。顾名思义，灵长啮齿总目就是由人类所在的灵长目和老鼠所在的啮齿目共同组成的。
哺乳动物系统发育图
而劳亚兽总目是现存哺乳纲最大的一个类群，分食虫目、翼手目、猛兽大目（食肉目、鳞甲目）和有蹄大目。
通过哺乳类系统发育图，我们能清楚看到，蝙蝠和老鼠是恐龙灭绝后分家的，它们是平行演化的关系，老鼠是变不成蝙蝠的。
松鼠：属于啮齿目
开枝散叶直到新生代，蝙蝠的直系祖先仍保持了最原始的面貌，体型小，夜间活动，树栖，食虫。新生代早期气候非常温暖，随着距今5600万年前“古新世—始新世极热事件”的来临，蝙蝠的演化迎来了新的机遇。当时飞行昆虫特别繁盛，蝙蝠为了取食飞虫开始在树与树之间跳跃，为适应这种新的生活方式，飞行能力应运而生。
2003年，在美国怀俄明州绿河组距今5220万年前早始新世地层中，研究人员发现了两类特别重要的早期蝙蝠，它们是伊神蝠和爪蝠。它们都已经表现出飞行的关键特征，如前臂的桡骨和尺骨融合，前趾2~5伸展用以支撑皮膜覆盖。
伊神蝠和爪蝠又都表现出一些祖征，如尾巴较长、后肢较发达，适应在树上攀援生活；今天的蝙蝠后腿是无力的，落了地只能像风刮起的破伞一样爬行和翻滚。此外，伊神蝠和爪蝠的翅膀较为短、窄，飞得没有现代蝙蝠快，可能交替进行飞行和滑翔。这些发现有力证明了蝙蝠的祖先为树栖，蝙蝠的飞行源自从树上降落。
食指伊神蝠：体长14厘米，翼展37厘米
伊神蝠嘴里的牙齿相对不那么特化，更像今天的鼩鼱，说明蝙蝠在当时就是吃虫子的，但吃的虫子种类更宽泛。而爪蝠更原始，它的前趾较短，五趾均还保留着爪，现代蝙蝠至多只有两个爪子。伊神蝠和爪蝠的化石不仅见于美国，还见于欧洲甚至印度西部，说明这两个属的蝙蝠在早始新世非常繁盛。
蝙蝠从咽喉部发出超声波，耳朵听到回声后在大脑里建立起周围环境的声波图，从而在黑夜中发现猎物，躲开障碍物，以适应夜间飞行生活，这就是回声定位能力。伊神蝠和爪蝠的关键区别是，伊神蝠耳蜗增大，听小骨和舌骨也有相应特化，证明它已经进化出回声定位能力了。而爪蝠没有这些特征，它还不会回声定位。这说明蝙蝠飞行的进化在回声定位之前。
传统上将蝙蝠分为两个亚目：小翼手亚目和大翼手亚目。小翼手亚目，即常规的小型食虫蝙蝠，体型小，大多以飞虫为食，具备回声定位能力。大翼手亚目，即果蝠，又叫狐蝠，体型大，以水果和花蜜为食，大脑较发达，不具备回声定位能力。
