马型亚目Hippomorpha包括
马类和已经灭绝的
雷兽等一些史前类型,可分成马超科Equoidea、雷兽超科Brontotherioidea等几个超科。雷兽超科是个生存历史比较短暂而进化迅速的类群,包括
雷兽科Brontotheriidae,或者将早期的类型设为兰布达兽科Lambdotheriidae。最早的雷兽是北美洲始新世早期的兰布达兽Lambdotherium,大小似犬,外形与始马很接近,其后雷兽的体型迅速增大,到
渐新世的成员体型比现代的
犀牛还大。晚期的雷兽头上常有一对并排的角,稍早的成员这对角只是突起,后期一些成员的角很大,角在基部相连,形成叉型。雷兽在渐新世达到进化顶峰时忽然灭绝。
马超科包括马科Equidae,或者将早期类型单设
古兽马科Palaeotheriidae,是进化过程研究的最透彻的一个类群,常作为动物进化的典范。最早的马类以始新世早期的始马(
始祖马)Hyracotherium为代表,接近于
奇蹄目的原始类型,与其它奇蹄目成员的早期类型基本相似,体小如狐或犬,前肢4趾,后肢3趾,牙齿不特化,为低冠丘状齿,食嫩叶。早期类型的
马还有
原古马Propalaeotherium、
古兽马Palaeotherium等,均分布于北美洲和
欧亚大陆。
其后的类型进化主干在北美洲,而不同阶段有些成员也进入欧亚大陆和
非洲等地。较进步的马类是森林三趾马类,前肢只有3趾,比古兽马类进步,但是牙齿仍然为低冠,食嫩叶。这一阶段的马可追溯到始新世北美洲的山马Orohippus和后马Epihippus,到渐新世的中马Mesohippus和细马Miohippus已经大小如羊。这一阶段的晚期类型被统称为安期马,其中有些成员体型很大,如巨马Megahippus体型已接近现代的马。安期马类在中新世初期到达了欧亚大陆,并于中新世晚期灭绝,我国的
中华马Sinohippus是其最晚的代表。
中新世北美洲的另一支
三趾马齿冠开始增高,可以食草,被称为草原三趾马。这一类的早期代表是副马Parahippus,体型和中马类似,其后是草原古马Merychippus,体型较大,3趾中的两趾较小,只用1趾着地。
草原古马演化出非常多样的类群,这些类群可以分成两大类,一类保持着三趾马的进化方向,另一类向着单趾的
真马方向进化。三趾马方向以三趾马Hipparion为代表,在
中新世后期进入欧亚大陆和非洲,在
上新世非常繁盛,成为了欧亚大陆和非洲动物群的主要组成。
北美的上新马Pliohippus和恐马Dinohippus是早期的一趾马,恐马演化成了真马(马属)Equus,真马是现存唯一的马,在出现后不久就从北美洲进入欧亚大陆、非洲和南美洲,是
更新世各地的主要马类,但是更新世结束时,美洲的所有马类均告灭绝,北美洲这个马的演化中心不再有马类,直到
欧洲人将马再次带到美洲。