Перші ознаки розвитку основи черепа з'являються в ембріона завдовжки 9—10 мм (початок другого місяця ембріогенезу) у вигляді скупчення клітин головних склеротомів навколо головного кінця нотохорди, що відповідає рівню заднього мозкового міхура. Незабаром ці клітинні скупчення перетворюються в хрящову пластинку основи черепа, яку поділяють на дві частини: задню з ознаками сегментації, що лежить з обох боків головного кінця хорди (парахордалії), і передню, несегментовану, яка розташована перед головним кінцем хорди і названа перекладиною черепа (мал. 34).
Спереду та з боків хрящової пластинки основи черепа розвиваються спочатку не зв'язані з нею нюхова і слухова хрящові плакоди (капсули). Невдовзі ці хрящові компоненти зростаються між собою, за винятком проміжку між парахордаліями і перекладинами, які заростають лише після проникнення в порожнину черепа ділянки ектодерми ротової бухти, що від шнурувалась і стала джерелом розвитку аденогіпофіза. Так виникає примордіальний хрящовий череп, що є давнішою його частиною і започатковує більшість кісток основи черепа.
З нюхової плакоди розвиваються такі кістки: решітчаста, сльозові, носові, леміш, нижні носові раковини; з хрящової пластинки основи черепа — клиноподібна (за винятком присередньої пластинки її крилоподібного відростка), потилична (крім верхньої частини луски); із слухової плакоди — кам'яниста частина з соскоподібним відростком скроневої кістки.
Кістки склепіння черепа, що виникають у філогенезі пізніше, в ембріональному розвитку минають стадію хряща і формуються на перетинчастій основі. Скостеніння всіх цих кісток (лобової, тім'яних, лускової і барабанної частин скроневих, верхньої частини потиличної луски) починається на 9 — 10-му тижні ембріогенезу, тобто значно раніше кісток основи черепа.
Утворення вісцерального черепа в ембріогенезі відбувається на основі глоткових (зябрових) дуг. З першої глоткової дуги розвиваються такі кістки: верхня щелепа, піднебінна і вилична, нижня щелепа, молоточок і коваделко середнього вуха; з другої — під'язикова кістка, шилоподібний відросток скроневої кістки, стремінце середнього вуха.