现生单孔类是仅有的卵生哺乳动物。包括鸭嘴兽和针鼹，共有3属5种，分布在澳大利亚、塔斯马尼亚和新几内亚。

中生代的单孔类化石有两种，分别是硬齿鸭嘴兽（Steropodon）和Teinolophos，均发现于澳大利亚早白垩世晚期地层中，被归入独立的硬齿鸭嘴兽科（Steropodontidae）。澳大利亚新生代鸭嘴兽类化石中最为著名的是久齿鸭嘴兽（Obdurodon），时代从渐新世至中新世。最早的针鼹类化石也发现于澳大利亚的中新世地层中，为一现生属。第四纪的化石基本上与现生属种相同。

澳大利亚之外的唯一单孔类化石，是发现于阿根廷古新世的单孔属（Monotrematum），被归入鸭嘴兽科，表明在南美洲曾经有鸭嘴兽类生活。

虽然单孔类化石较少，分布范围较小，但对研究单孔类的起源和演化仍然有着重要意义。早白垩世晚期，澳大利亚的单孔类已经有了一定的分异，可以推测，单孔类应该起源于更早的地质时期。现生的单孔类成年个体都没有牙齿，但中新世以前的鸭嘴兽类化石都保存了牙齿，说明鸭嘴兽类牙齿的消失是中新世以后发生的。另外，由于早白垩世的Teinolophos下颌具有齿骨后骨槽，指示它的中耳的3块听小骨并没有完全成形，说明鸭嘴兽类中耳的3块听小骨是独立起源的。