已知最早的蝙蝠化石是食指伊神蝠，是在美国怀俄明州发现的。后来发现德国的麦塞尔湖湖床层内有更完整的蝙蝠化石，这些化石可以追溯到始新世时期，这些早期的蝙蝠有许多和现存的小蝙蝠亚目相似，很难探究它们是如何进化而来。最早的与大蝙蝠亚目相似的化石，可追溯到大约3500万年前。

有人说蝙蝠是老鼠进化来的，也有人说它是中生代翼龙的后裔，这些都是谣言。有这样一种说法，目前蝙蝠的直系祖先还没有发现，因此猜测是老鼠或者翼龙也情有可原。事实上，蝙蝠演化虽然细节不清楚，但总体路线是明确的，现有科学发现已经足够否定老鼠起源说或翼龙起源说了，作为科普作者，应明确对这些错误说法说不。