L'ornithorynque appartient à l'ordre Montremata et ne pas avoir de parents vivants proches. Il n'y a qu'une seule espèce vivant de l'ornithorynque, Ornithorhynchus anatinus. Il y a quelques parents disparus, qui sont surtout connus à partir de restes fossiles de fragments de mâchoire et des dents. Le seul autre membre vivant de l'ordre est l'échidné.
Steropodon Galmani
Steropodon galmani est la plus ancienne monotreme connue. Il est connu que de quelques fragments de mâchoire qui ont été trouvés en Nouvelle-Galles du Sud, Australie. Les fragments de mâchoire ont été datés à la période du Crétacé précoce. Les dents de la mâchoire sont semblables aux dents trouvées dans ornithorynque juvéniles. En raison de la taille des dents, les scientifiques estiment que la créature soit environ la taille d'un chat.
Obdurodon Insignis
Obdurodon insignis est connu d'une mâchoire, quelques dents, et un bassin. Cet animal a vécu dans la période tertiaire au cours de l'ère Miocène, il y a environ 23,8 à 5,3 millions d'années. Contrairement à l'ornithorynque moderne, O. insignis avait canines.
Obdurodon Dicksoni
Obdurodon dicksoni est connu d'un seul crâne trouvé en 1992. ornithorynque modernes perdent leurs dents avant leur échéance, mais le crâne dicksoni O. montre les dents comme un adulte. Le museau est plus droite et plus étroit que l'ornithorynque moderne, et il peut ou peut ne pas avoir été aquatique.
Les parents vivant
Le plus proche parent vivant de l'ornithorynque est l'échidné. Il est dans le même ordre que l'ornithorynque, mais une autre famille. Platypus appartiennent à la famille Ornithorhynchidae, échidnés appartiennent à la famille Tachyglossidae. Ils partagent plusieurs caractéristiques importantes. Les deux animaux pondent des œufs, stockent leurs petits dans une poche, et nourrissent leurs petits avec du lait. Contrairement à d'autres mammifères, ni l'échidné, ni l'ornithorynque ont des mamelons. Tous les deux ont également electrosensors dans leur bec, bien que l'ornithorynque a plus que l'échidné. Ces capteurs aident à trouver de la nourriture.