始祖单弓兽（属名：Archaeothyris）是种羊膜动物，生存于3亿2000万年前的石炭纪晚期。始祖单弓兽是已知最古老的合弓动物之一。它们发现于新斯克细亚，跟林蜥（Hylonomus）、油页岩蜥（Petrolacosaurus） 发现于同一地点。始祖单弓兽与其他早期蜥形纲动物的外表类似。

始祖单弓兽属于蛇齿龙科，蛇齿龙科是一群晚石炭纪演化出来的早期盘龙目。始祖单弓兽是所有单弓动物的祖先，包括哺乳类。

不像林蜥与它们的同类，始祖单弓兽体型较大，身长50厘米。与其他早期爬行动物相比，始祖单弓兽占有优势，它们的颌部强壮，并且能张得比其他早期爬行动物还大。始祖单弓兽的牙齿形状、大小相近，已具有较大的犬齿，显示它们是肉食性动物。

始祖单弓兽生存于3亿2000万年前的新斯科细亚。该年代的新斯科细亚是一片沼泽，类似今日佛罗里达州的沼泽地。这些树非常高，有些可达50米高。始祖单弓兽与其他早期羊膜动物居住于森林地表。始祖单弓兽可能如同其他早期羊膜动物，跌入树的残干而饿死。