З девонського періоду відомо багато видів кистеперих і двояко-дишних риб, а також деякі променепері. М'язисті парні плавці кистеперих слугували їм, імовірно, для повзання по дну захаращених стовбурами впалих дерев водойм; план будови цих плавців виявився придатним і для їхнього перетворення на кінцівки для пересування на суходолі. Нащадки деяких кистеперих риб у девонському періоді пристосувались до життя на суходолі, де знайшли багату кормову базу у вигляді наземних безхребетних. Однак для розмноження і розвитку вони потребували водного середовища. Так виникли перші земноводні. Завдяки диханню атмосферним киснем різко зростає кількість гемоглобіну в крові, тому основним органом кровотворення наземних хребетних стає червоний кістковий мозок (у риб - лише селезінка).

Девонські земноводні мали найрізноманітніші розміри (від кількох сантиметрів до 3-4 м завдовжки) та форму тіла (мал.164); деякі з них перейшли до вторинноводного способу життя подібно сучасним протеям, інші - живились на суходолі різними безхребетними, деякі, великі за розмірами, полювали на інших земноводних. Древні земноводні були розповсюджені в другій половині палеозойської ери та повністю вимерли на початку мезозойської. Сучасні земноводні (ряди хвостатих, безхвостих і безногих) відомі у викопному стані, починаючи із середини мезозойської ери, та мають мало спільних рис будови з палеозойськими видами.