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卡色龍亞目（Caseasauria）是早期合弓動物的兩個主要演化支之一，另一演化支是真盤龍亞目，包括兩個外表上不同的科：小型、食蟲性或肉食性的始蜥龍科，以及大型草食性的卡色龍科。這兩科動物擁有許多相同的獨有特徵，這些特徵是關於口鼻部與外鼻孔的型態，卡色龍科可能從始蜥龍科演化而來。
卡色龍類的祖先，可回溯至石炭紀晚期（賓夕法尼亞紀）的某種外表類似蜥蜴的食蟲性或雜食性合弓動物，例如始祖單弓獸（已知年代最早的合弓類動物）。在早二疊紀的末期，卡色龍類是大量且成功的動物。到了二疊紀中期，更為先進的獸孔目出現，从而導致卡色龍類數量變少，最後滅絕，牠們沒有存活到二疊紀晚期[1]。
合弓綱的早期物種，目前很難建立明確的種系發生學分析，包含卡色龍亞目。在一個1983年的研究中，蜥代龍科被歸類於卡色龍亞目，而卡色龍亞目是合弓綱的最原始旁支。數年後，蜥代龍科被移除於卡色龍亞目，被歸類到更衍化的位置。大部分研究根據頭顱骨特徵，而將卡色龍亞目視為合弓綱的最原始物種之一。在2012年，R.J. Benson提出不同看法，他根據身體骨骼特徵，而非頭顱骨特徵，认为蛇齒龍科、蜥代龍科是最原始的合弓類動物，而卡色龍類位於更衍化的位置。
以下演化樹來自於R.J. Benson的2012年研究[2]︰
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