Земноводні виникли не менше 300 млн. Років тому. Предками їх були риби, що володіють легкими і такими парними плавниками, з яких могли розвинутися п'ятипалі кінцівки. Таким вимогам задовольняють древні кістеперие риби. Вони володіють легкими. На те, що предками земноводних були дійсно стародавні кістеперие риби, вказує також разючу подібність покривних кісток їх черепа з кістками черепа палеозойських земноводних. Так само як у земноводних, у кистеперих зустрічалися як верхні, так і нижні ребра.
Провідним біологічним чинником, що визначив розрив предків земноводних з водоймою, були нові кормові можливості, знайдені ними в новому середовищі проживання. Викопні палеозойские земноводні належать до групи стегоцефалів, або панцірноголовим. З'ясовано, що сучасні загони земноводних походять від різних древніх загонів. Характерною особливістю стегоцефалів був суцільний панцир зі шкірних кісток, що покривав черепну коробку зверху і з боків (стьобальні череп). так що залишалися отвори тільки для ніздрів, очей і тім'яної органу, який у них був, мабуть, добре розвинений. Крім того, у більшості форм був черевної панцир, що складався з налягають один на одного кісткових лусочок і покривав черевну сторону тварини. Стегоцефали відрізнялися від сучасних земноводних рядом примітивних ознак (в тому числі кістковим панциром). успадкованих від кистеперих риб.
Протягом кам'яновугільного і пермського періодів, які охоплюють часто як століття земноводних, стегоцефали досягли великої чисельності та різноманітності. З огляду на викопні рештки стегоцефалів, палеонтологи в даний час поділяють клас земноводних на два підкласу: дугопозвонкових (Apsidospon-dyli) і тонкопозвонкових (Lepospondyli), Перший підклас ділять на два надзагону: надзагін Labyrinthodontia об'єднує різноманітних лабіринтодонтів (4-5 загонів) і надзагін стрибаючих ( Salientia), що включає всіх різноманітних сучасних безхвостих (загін Anura). Викопний безхвостих амфібій виділений в окремий загін (Proanura). Лабірінтодонти (Labyrinthodontia) були найбільш різноманітні. У них «лаби-онтний» тип зубів, яким він був уже у древніх кистеперих риб, досягав найбільшого розвитку, так що на поперечному розрізі зубів видна надзвичайно складна розгалужуються емалевих петель. До лабірінтодонтам ставилися великі земноводні кам'яного, пермського і тріасового періодів. 3а цей час вони зазнали великі зміни: ранні форми мали помірні розміри і рибообразних форму тіла, більш пізні досягали дуже великої величини (череп до 1 м і більше). тіло їх було укорочено і потовщені закінчувалося коротким товстим хвостом. Другий підклас - тонкопозвонкових (Lepospondyli) включає три загону дефалов кам'яновугільного періоду. Це були дрібні, але дуже добре пристосовані до життя у воді амфібії, багато яких вдруге втратили конечноті.
Майже всі стегоцефали вимерли в пермський період і протягом тріасового доживали свій вік лише нечисленні, вкрай спеціалізовані лабірінтодонти. Починаючи з верхньої юри і нижньої крейди з'являються цілком типові безхвості і хвостаті земноводні. Амфібії третинного періоду вже мало відрізняються від нині живучих.