thumb|alt=Un microcèbe, lémurien aux airs de souris perché verticalement le long d'un tronc, la tête vers le bas regardant en direction de l'appareil photo.|Les microcèbes (ici ), plus petits primates du monde, ont vécu isolés avec les autres lémuriformes sur l'île de Madagascar.
L'histoire évolutive des lémuriformes s'est déroulée indépendamment de celle des autres primates, après leur isolement sur l'île de Madagascar, depuis au moins . Les lémuriformes ou lémuriens sont des primates prosimiens appartenant au sous-ordre des strepsirrhiniens qui bifurqua des autres primates il y a environ . Ils partagent certains traits avec les premiers primates et sont donc souvent considérés à tort comme les ancêtres des singes actuels et des humains. En fait, ils ressemblent simplement aux primates ancestraux.
On considère que l'évolution des lémuriens, en tant que tels, a commencé au cours de l'Éocène, ou même plus tôt, partageant un proche ancêtre commun avec les lorisiformes. Les fossiles du continent africain et certaines études sur l'ADN nucléaire suggèrent que les lémuriens sont arrivés à Madagascar il y a 40 à mais d'autres recherches en phylogénie moléculaire, notamment sur le génome mitochondrial donnent une période plus ancienne, se situant entre il y a 62 à . L'hypothèse la plus probable de leur origine sur l'île est qu'une population de lémuriens primitifs aurait traversé le canal du Mozambique, emportée depuis l'Afrique par un radeau de végétation, même si des hypothèses de ponts terrestres et de passage d'île en île ont également été proposées. La période et le nombre hypothétique de colonisations sont traditionnellement basés sur les affinités phylogénétiques de l'aye-aye, le membre de loin le plus primitif du clade des lémuriens malgaches.
Évoluant seuls sur Madagascar, les lémuriens se sont diversifiés jusqu'à occuper de nombreuses niches écologiques normalement remplies par d'autres types de mammifères. Ils comprennent les plus petits primates au monde et comprenaient autrefois certains des plus grands. Depuis l'arrivée des humains, il y a environ, ils ont vu leur territoire progressivement limité à 10 % de l'île, soit environ , et beaucoup sont menacés d'extinction. Pour cette raison, les chercheurs ont essayé d'identifier et d'évaluer toutes les espèces. Depuis les années 1980, il y a eu une forte augmentation du nombre d'espèces et de sous-espèces de lémuriens reconnues, à la fois par la découverte de nouvelles espèces et l'élévation de sous-espèces existantes au niveau d'espèces à part entière. En 2011, on compte près d'une centaine d'espèces ou sous-espèces de lémuriens qui sont divisées en cinq familles et quinze genres. Si les lémuriens subfossiles éteints y étaient inclus, il faudrait y ajouter trois autres familles, huit genres et dix-sept espèces. Cette augmentation du nombre d'espèces est à la fois due à l'amélioration de l'analyse génétique mais aussi à la volonté d'encourager la protection des populations de lémuriens. Toute la communauté scientifique n'appuie pas ces changements taxonomiques, certains préférant une estimation de 50 espèces vivantes.
Classification phylogénétique
Histoire évolutive thumb|alt=Dessin en niveaux de gris d'un lémurien à la queue aussi longue que le corps courant le long d'une branche.|Reconstitution de , un primate primitif partageant des caractères de prosimiens et de simiens.
Les lémuriens sont des primates prosimiens appartenant au sous-ordre des strepsirrhiniens. Comme d'autres primates strepsirrhiniens, tels les loris, pottos et galagos, ils partagent des traits ancestraux avec les premiers primates. En ce sens, les lémuriens sont généralement mais à tort confondus avec les primates primitifs. Cependant les lémuriens n'ont pas donné naissance aux haplorrhiniens (les « singes » ) mais ont évolué de façon indépendante sur l'île de Madagascar.
Les primates ont commencé à évoluer quelque part entre le Crétacé moyen et le début du Paléocène, soit sur le supercontinent Laurasia soit en Afrique. Selon les résultats des études d'horloge moléculaire, le plus ancien ancêtre commun de tous les primates a vécu il y a environ , alors que les premiers primates fossiles connus ne datent que de 54 à 55 Ma. Les plus proches parents des primates sont les plésiadapiformes aujourd'hui disparus, les dermoptères modernes (parfois présentés à tort comme des « lémuriens volants ») et les scandentiens. Certains des plus anciens primates connus sont représentés par les groupes fossiles des omomyidés, des éosimiidés et des adapiformes.
Les relations entre les familles de primates fossiles connues restent incertaines. Une estimation prudente de la divergence des haplorrhiniens (qui regroupent tarsiers, singes et êtres humains) et des strepsirrhiniens remonte entre 58 et mais un consensus se dégage pour placer les tarsiers à proximité des omomyidés, tandis que les éosimiidés donneraient naissance aux simiens (haplorrhinés non-tarsiers) et les adapiformes donneraient les strepsirrhiniens modernes, dont les lémuriens. En 2009, une publication très médiatisée et scientifiquement critiquée proclamait qu'un vieux de , , montrait à la fois des traits de simiens et d', ce qui en faisait une forme transitionnelle entre les prosimiens et les simiens. Des sources médiatiques ont surnommé à tort ce fossile le « chaînon manquant » entre les lémuriens et les êtres humains.
thumb|left|alt=Détail des dents de la mâchoire inférieure d'un maki catta, montrant les six premières dents pointant vers l'extérieur plutôt qu'à la verticale comme les prémolaires (aux allures de canines) qui les suivent.|Les preuves fossiles de l'évolution d'un peigne dentaire, un trait partagé par les lémuriformes et leurs plus proches parents, les lorisiformes, pèsent lourdement sur l'histoire évolutive des strepsirrhiniens et la colonisation de Madagascar par les lémurs.
Au début du , les spécialistes tendent à considérer que les lémuriens sont apparus au cours de l'Éocène (il y a 37 à ), mais des tests moléculaires suggèrent qu'ils sont apparus avant, au Paléocène (il y a 65 à ) ou même plus tôt. Jusqu'au début des années 2000, ils pensaient que les lémuriens descendaient directement du groupe diversifié des adapiformes en raison de plusieurs traits communs du squelette postcrânien, ainsi que par leur museau long et leurs petits cerveaux. Mais si les Adapiformes avaient comme les lémuriens des bulles auditives, une caractéristique des prosimiens, ils avaient des cerveaux plus petits et des museaux plus longs que les lémuriens. Il y a aussi plusieurs autres différences morphologiques. La plus remarquable est l'absence chez les de synapomorphies avec les strepsirrhiniens actuels comme le peigne dentaire et peut-être la griffe de toilette retrouvée non seulement chez les strepsirrhiniens mais aussi chez les tarsiers. Contrairement aux lémuriens, les présentaient une symphyse mentonnière soudée (une caractéristique retrouvée chez les singes) et possédaient également quatre prémolaires, au lieu de deux ou trois.
Des études comparatives du gène du cytochrome b, qui sont fréquemment utilisées pour déterminer les relations phylogénétiques chez les mammifères en particulier au sein des familles et des genres, ont été utilisées pour montrer que les lémuriens possèdent une ascendance commune avec les lorisiformes. Cette hypothèse est corroborée par le peigne dentaire partagé avec les strepsirrhiniens, un trait inhabituel qui est peu susceptible d'avoir évolué à deux reprises. Si les sont les ancêtres des strepsirrhiniens actuels, alors les premiers strepsirrhiniens auraient existé avant l'Éocène inférieur, un point de vue soutenu par les études de phylogénie moléculaire, qui montrent que les lémuriens se sont séparés des loris il y a environ 62 à . Ces dates furent confirmées par des tests plus poussés menés par Julie Horvath en 2008. Les études moléculaires montrent également que les lémuriformes se sont diversifiés avant les lorisiformes modernes. En utilisant uniquement des gènes nucléaires, une autre étude date le clivage entre les lémuriens et les loris à avant le présent, la diversification des lémuriens à , et la colonisation de Madagascar par les lémuriens, quelque part entre ces deux époques. Toutefois, la découverte en 2003 de fossiles de lorisiformes à l'oasis du Fayoum en Égypte repousse la date de divergence des lorisiformes à l'Éocène, correspondant aux dates prévues par Yoder et Horvath.
Les gisements de fossiles racontent une histoire différente. Bien qu'on ne puisse pas connaître par cette méthode la date d'apparition d'un groupe taxonomique, elle permet de soulever des incohérences entre les dates obtenues par les méthodes citées plus tôt et les gisements de fossiles. Tout d'abord, les paléontologues ont fait remarquer que, si les primates sont apparus il y a plus de , on n'a alors jamais retrouvé de fossiles datant du premier tiers de leur histoire. Le plus ancien strepsirrhinien connu en 2011, datant de l'Éocène inférieur et retrouvé dans le Djebel Chambi de Tunisie, n'a pas de peigne dentaire complètement différencié. Sur la base de fossiles et d'autres tests génétiques, une estimation plus prudente ferait commencer la divergence entre les lémuriens et les loris à environ 50 à avant nos jours.
Pour compliquer ce casse-tête, aucun fossile terrestre datant de l'Éocène ou du Paléocène n'a été retrouvé à Madagascar, et les gisements d'Afrique et d'Asie de cette époque sont à peine meilleurs. À Madagascar, les gisements de fossiles découverts sont limités à seulement cinq périodes, les événements qui couvrent la période qui nous occupe à savoir la plus grande partie du Cénozoïque, de à environ sont donc inconnus. Les rares roches fossilifères de cette période existantes ont été recouvertes par des sédiments marins le long de la côte ouest. Les plus anciens fossiles de lémuriens connus à Madagascar sont en fait des subfossiles datant du Pléistocène supérieur.
Colonisation de Madagascar Après s'être séparée du supercontinent Gondwana, Madagascar s'est détachée de l'Afrique orientale, la source d'origine probable des premiers lémuriens, il y a environ , puis de l'Antarctique il y a 80 à . L'île a dérivé vers le sud car elle s'est séparée de l'Afrique jusqu'à ce qu'elle atteigne sa position actuelle, il y a 80 à . Vers cette époque, elle s'est dédoublée d'avec l'Inde, restant isolée dans l'océan Indien, séparée de l'Afrique toute proche par le canal du Mozambique, un profond canal d'une largeur minimale d'environ . Ces dates de séparation de Madagascar et d'apparition estimée des premiers primates excluent pour les lémuriens toute possibilité d'avoir pu être sur l'île avant que Madagascar ne s'éloigne de l'Afrique, un processus évolutif connu sous le nom de vicariance. À l'appui de cela, des fossiles de mammifères malgaches apparus au Crétacé comprennent des gondwanatheriens et d'autres groupes de mammifères qui ne peuvent pas avoir été les ancêtres des lémuriens ou d'autres mammifères endémiques présents aujourd'hui sur l'île.