霊長類の進化は約6500万年前、白亜紀末期頃に始まったと考えられています。この頃出現したのはプレシアダピス類と呼ばれるグループです。しかし、彼らは真の霊長類ではないと主張する研究者も多く、偽霊長類（あるいは「霊長類様哺乳類」）として霊長類からはずすこともあります。プレシアダピス類は、暁新世に最盛期を迎え、つづく始新世の末（約3500万年前）には完全に絶滅してしまいます。
プレシアダピス類の衰退ともに、アダピス類とオモミス類が現れます。彼らは明らかに霊長類に含まれるので、真霊長類（または現代型霊長類）とも呼ばれています。おもに暁新世末期から漸新世初期にかけて、北米とヨーロッパ大陸で繁栄しました。アダピス類のうちシバラダピス類は中新世の末期まで存在していました。アダピス類から現生の曲鼻猿類が、オモミス類から直鼻猿類が進化したと考えています。つまり、現生霊長類の２大グループは5500万年前にすでに分かれてしまっています。
初期の真猿類は、中期－後期始新世（約4500－4000万年前）に出現した。長くアフリカ起源と考えられてきたが、あらたな化石が発見されるにともないアジア起源を主張する研究者も増えてきた。その後、広鼻猿類と狭鼻猿類というふたつの大きなグループにわかれて進化していきます。広鼻猿類とは南米大陸に生息する新世界ザルで、狭鼻猿類とは旧大陸（アフリカ・アジア）に生息する旧世界ザルと類人猿、ヒトをふくみます。
旧大陸の霊長類は、ニホンザルやハヌマンラングールを含む旧世界ザルと類人猿やヒトを含むホミノイドの２つのグループに分かれて進化しました。この２つのグループは漸新世後半（約3000から2500万年前）分かれたと考えられています。はじめのうち（中新世前半）はホミノイドの方が繁栄していたのですが、中新世後半から旧世界ザルに取って代わられます。現在では、ヒト以外のホミノイド（類人猿）はほとんど絶滅寸前ですが、旧世界ザルは大いに繁栄しています。
キツネザル類は、アフリカ大陸の東に浮かぶマダガスカル島とその属島にのみ分布しています。マダガスカル島は多くの固有種がいることで有名ですが、キツネザル類もそうです。見た目はあまりサルらしくありません。名前も、ネズミキツネザルやイタチキツネザルなど、３つも違う動物の名前が並ぶものさえあります。
ロリス類は、種数はキツネザル類より少ないですが、アフリカと南～東南アジアに広く分布しています。アフリカのガラゴ類とアジアのロリス類に分けられます。目がくりっとしていて愛嬌のある顔立ちのサルが多く、アフリカに生息するショウガラゴはブッシュベビーと呼ばれる。すべて夜行性。
メガネザル類は、夜行性で、眼がひじょうに大きくて愛嬌のある顔をしたサルで、東南アジアの島々に生息しています。眼球が大きくなりすぎて眼球を動かす筋がなくなったので、しきりに頭を動かしてきょろきょろと周りを見ています。かつては、このサルはキツネザルやロリスに近いと考えられていたので、それら３者をまとめて原猿類といっていました。現在は、原猿類という名前は分類名としては使われなくなりました。
新世界ザル(広鼻猿)は、南米大陸に生息するサルです。古生物学的な解析によると、新世界ザルは漸新世の頃にアフリカ大陸から大西洋を渡って南米大陸に侵入し、進化したと考えられています。当時の大西洋は現在の半分くらいの大きさだったと考えられています。海流に乗って島づたいに渡ってきたか、浮島に乗ってきたという信じられないような話が定説です。
旧世界ザルは上下顎の臼歯のかたちが特殊化しているので、ホミノイドとはっきり区別できます。前期中新世（約2000万年前）のアフリカ大陸で出現した後、おもに葉を食べるコロブス類と雑食のオナガザル類に分かれて進化しました。日本に生息するニホンザルは後者の中のマカク類に含まれます。現生の霊長類のほとんどは南北回帰線の赤道側である熱帯から亜熱帯地域に生息していますが、ニホンザルはヒト以外では最も高緯度地域に生息する霊長類で、北限のサルやスノーモンキーと呼ばれることもあります。
ヒト以外のホミノイドは、類人猿(ape)と呼ばれ、小型のテナガザル類は、東南アジアの熱帯多雨林に生息しています。大きかった祖先から小型化したと考えられていますが、化石記録がほとんどないのでその進化プロセスはよく分かっていません。大型類人猿には、東南アジアのオランウータンと、アフリカのゴリラとチンパンジー、ボノボが含まれます。ホミノイドの起源は前期中新世のアフリカ大陸で、その後ユーラシア大陸に進出したと考えられています。現在では、大型類人猿とヒトをヒト科(ホミニド)にまとめています。
人類は、約600万年前にアフリカでチンパンジーとの共通祖先から分かれて、体幹を直立して二本足で歩くようになった霊長類です。現生のヒトの系統であるホモ属が出現したのは約200万年前と考えられています。おそらく東アフリカで進化した彼らは、やがて（約100万年前）にアフリカ大陸を離れユーラシア大陸、そしてアメリカ大陸（約２万年前？）へと分布を広げていきました。現在のヒトは、地球のあらゆる地域に住んでいる珍しい霊長類です。不毛の南極にですら住んでいます。