En el mundo coexisten alrededor de 1,240 especies de murciélagos, divididos en los subórdenes Megachiroptera y Microchiroptera. Todos son mamíferos voladores pero los miembros de ambos grupos comparten características generalizadas, con excepción de algunas especies. Suele decirse que los micromurciélagos son insectívoros, mientras que los macromurciélagos se alimentan de fruta, néctar o polen.

Conocer la evolución de los murciélagos permite saber por qué existen dos subórdenes, cómo obtuvieron la capacidad de volar, única entre los mamíferos, y la forma en que llegaron a tener la capacidad de ecolocalización, que tampoco es común entre los mamíferos terrestres.

Los murciélagos son el segundo grupo de mamíferos más diversificado y abundante, pero los fósiles son muy escasos.

Irónico: los murciélagos son el segundo grupo de mamíferos más diversificado y abundante, pero los fósiles son muy escasos. Los estudios científicos hacen suponer que todos los murciélagos tuvieron un ancestro común que pudo haber sido insectívoro, nocturno, arbóreo y capaz de planear de rama en rama. Uno de los fósiles más antiguos de murciélago data del Eoceno y corresponde a un individuo que hoy sería clasificado como micromurciélago. Se le catalogó en el género Icaronycteris. Los megamurciélagos tuvieron origen a principios del Eoceno.

Se considera que los murciélagos aparecieron en el Eoceno hace 40-55 millones de años, en vista de la datación del material fósil. Estos seres ya poseían alas grandes diferenciadas del resto del cuerpo. El fósil más antiguo pertenece a un insectívoro y su aspecto era quizá bastante parecido al de los murciélagos de hoy, así que no fue uno de los primeros ejemplares en existir. Los ancestros comenzaron a evolucionar durante el Paleoceno hace al menos unos 70 millones de años, cuando las plantas con flores se habían diversificado y los insectos tenían nuevas fuentes de alimento basados en dichas partes de las plantas. La clave de la evolución de los murciélagos está muy vinculada con las plantas con flores.

Los individuos del Eoceno ya tenían primitivas adaptaciones para el vuelo así como colas largas. Las extremidades delanteras de los modernos murciélagos están modificadas y sus extremidades delanteras desarrollaron dedos muy largos unidos por una membrana llamada patagio que constituye el ala. La capacidad de volar pudo desarrollarse a partir del hábito de deslizarse con ayuda de la membrana o de planear como ahora lo hacen los colugos y las llamadas ardillas voladoras.

La especie Onychonycteris finneyi es el murciélago más antiguo del que se tiene registro, pues sus fósiles datan de hace 52.5 millones de años.

Durante la primera década del 2000 se descubrieron fósiles de una especie que data de hace aproximadamente 52.5 millones de años y muestra garras en los 5 dedos, largas patas traseras y antebrazos cortos. Se trata de Onychonycteris finneyi,el murciélago más antiguo del que se tiene registro, superando incluso a los del género Icaronycteris. En vista de la carencia de ciertos aspectos anatómicos se ha llegado a la idea de que la primera capacidad desarrollada fue el vuelo, y después llegó la  ecolocalización. Por supuesto, aún faltan estudios por confirmar el dato de forma más exacta.

El fósil más antiguo de un megamurciélago pertenece a una especie nombrada Prototto leakeyi que vivió en el Mioceno temprano o medio.

A través de los años, los murciélagos se diversificaron y se asentaron en muchas partes del mundo, incluyendo islas, y se adaptaron a las condiciones de cada sitio. Por medio de la selección natural los individuos más aptos sobrevivieron y siguieron modificando sus características hasta lograr el aspecto que se les reconoce. No hay que pasar por alto que la evolución es un proceso gradual.

Micromurciélagos y megamurciélagos: ¿parientes?

Una de las mayores controversias que existe alrededor de estos mamíferos es si ambos subórdenes están realmente emparentados. Lo más probable es que los murciélagos frugívoros, generalmente más grandes que los insectívoros y con aspecto facial de zorro o cánido, se hayan separado de sus parientes y tomado una línea evolutiva muy diferente, en vista de las diferencias en dientes, huesos y hábitos. Algunas fuentes sugieren incluso que quizá divergieron de los primates, pero no es seguro por lo que la idea es todavía vaga.