De hecho, los terocéfalos son el grupo más estrechamente relacionado con los cinodontos, que dieron lugar a los mamíferos.

Esta relación queda evidenciada por diversas características anatómicas, incluyendo, probablemente, la posesión de pelo y vibrisas.

No obstante, los últimos terocéfalos se extinguieron en el Triásico Medio, posiblemente debido a un cambio climático junto con la competencia con los cinodontos y diversos grupos de reptiles.

Son al menos tan antiguos como los gorgonópsidos, a los que se parecen en muchas características primitivas.

Hoy se cree que esta y otras características evolucionaron en paralelo en diversos grupos de terápsidos, incluidos los terocéfalos.