最早的最低等的灵长类化石是珀珈托里猴，时代为白垩纪，与最晚的恐龙时代有一小部分重迭。少量的牙齿材料能够证明这些早期类型主要是草食或果食的，它们并不比现生的大，生活在树上或森林底层。在古新世的中期和晚期，灵长目内至少有3个科可以辨认出来，即腕猴科、更猴科和平猴科。平猴科的分布遍及劳亚古陆，它是这3个科内最少退化的一科。珀珈托里猴是这个科的一个成员，平猴类最可能是其后灵长类的祖先。
在始新世之初，灵长目的另两个科出现了。Qmomyidae科的早期成员分布很广，但晚期成员仅限于北美。另一科是兔猴科，分布在北美和欧洲；一般将在这两个大陆上分布的属分别归在两亚科：欧洲的兔猴亚科和北美的假熊猴亚科。
根据头骨形态和牙齿特征，Qmomyidae常与较晚的其后“似猿”的类型相联系，把兔猴科与包括狐猴、瘦猴、眼镜猴的“原猴”相联系。金格里奇随格雷戈里之后采用了不同的灵长类谱系，将Qmonyids与眼镜猴科相联系。
并把兔猴类作为一个祖先群，它一方面分裂成狐猴和瘦猴，另一方面又成为猿猴的祖先。然而化石头骨的形态和头后骨骼的证据大多支持传统的分法。
始新世之末，眼镜猴科在欧洲出现。化石眼镜猴与较晚的猿猴类的有关形态性状表明，现生眼镜猴与瘦猴和狐猴的关系远不如与猿猴的密切，这一点有日益增多的证据支持。免疫蛋白、DNA和血红蛋白的结构以及胎盘形态都为共同派生特征提供了证据。眼镜猴与猿猴有关的化石和比较解剖的证据支持把灵长目分为湿鼻猴类和单鼻猴类，后者包括眼镜猴和猿猴。化石眼镜猴与新旧大陆猴之间的关系是灵长目进化中难解的问题之一。证据表明：阔鼻猴和狭鼻猴自始新世的共同祖先起源后是独立进化的，虽然有些人不同意这一观点。在始新世和渐新世，占地中海分隔了欧洲和非洲，直到后来的中新世时期，在欧洲才出现了狭鼻猴。渐新世狭鼻猴进化的发源地是非洲，起源于被大陆漂移和海侵隔绝在那里的原始类群。
在北纬地区，渐新世灵长目化石记录的空缺，可能是由于泛北区当时的气候较冷和较干旱。渐新世最丰富的化石灵长类来源于埃及。发现3个不同时期层位的灵长类化石，最老的大约是距今4000万年左右。最早的化石是渐新猿，它是一种大小似南美松鼠猴的小动物。它的牙齿表现出混合特征，一些特征与较早的Qmomyid群有关，另一些特征如下颌第一前臼齿呈扇形与较晚的猴类相似。原上猴来自中部化石森林带，年代测定在距今3500万年左右，埃及猴发现于最上的层位，大约距今3000万年，它与人和猿有着更明显的关系。古生态研究表明，渐新世法尤姆地区是典型的森林地带。水流纵横，龟、鳄鱼和鱼化石证明有潮湿的环境。埃及猿是一种小动物，其头骨并不比家猫的大。其齿列表明它是果食性的，头后骨骼的研究表明它的行动方式与树栖的新大陆猴相似。像埃及猴这样的动物提供了中新世猿科适应辐射的基础，这一辐射可能包括人科的最早成员。
