大量完整的無頜類化石是在泥盆紀找到的，泥盆紀可算是魚類初生時代。中生代的侏羅紀和白堊紀（距今約1.3億～1.6億年），是魚類中興時代。新生代時，各種古今魚類共存於海洋和地球上的其他水域，魚類家庭達到全盛。
在無頜魚類的基礎上，最早的有頜魚類也發展了。最初的頜是由幾個硬骨鰓弓改造過來的。鰓弓最初埋在肌肉裏，在進化過程中，頜與頭部背甲融為一體，從而形成了一個更堅固、更有效率的進食器官——咀嚼器。
盾皮魚原始有頜類也稱作盾皮魚，它們在泥盆紀盛極一時，但到泥盆紀末已大部滅絕了，一般認為，軟骨魚類和硬骨魚類都是由盾皮魚演化來的，它們分別朝不同的方向發展，但尚未找到十分清楚的證據證明這個推論。一些盾皮魚仍具有扁平的身體，像它們的祖先一樣；但是大多數都變成流線型，甲胄也減少了，這種變化使它們獲得了很強的遊泳能力。軟骨魚類也脫去了沉重的甲胄（但仍有背板的痕跡），發展出更加強勁有力的適於遊泳的肌肉組織。有些科學家認為，軟骨魚類是“原始”魚類，但它們是否真正比硬骨魚原始，還有待證實。
有關脊椎動物頜的發生與進化的研究，是從19世紀進行的胚胎學研究開始的，它揭示了進化中的一個重要過程。頜的出現，說明動物的某個新的重要的特征的出現，可以使一個類群的生活領域擴大到以往不能生活的地區。這以後，魚類得到了迅速擴展，成為今日最普遍的遊泳生物類群。
硬骨魚最初生活在淡水裏，後來逐漸向海洋伸展，終於成為海洋魚類的優勢類群。在進化過程中，它們產生了內部硬骨骼，把僵硬的甲胄變成了薄薄的鱗片，從而使動作敏捷靈活，提高了運動速度。
硬骨魚有2個類群，其中輻鰭魚類在數量和種類上都大大超過另一種魚——內鼻孔魚類。內鼻孔魚類包括一些形態和構造都很特殊的原始種類，它們具有內鼻孔構造，可以把嘴閉上而並不影響呼吸。內鼻孔魚類今天能見到的隻有肺魚和矛尾魚。矛尾魚隸屬空棘目腔棘綱，它被譽為活化石，在1938年以前一直被科學家們認為是已經滅絕了的種類。第一尾矛尾魚是1938年被一名漁民在非洲東南海岸捕到的，這一發現轟動世界。以後又陸續捕到，證實這一古老魚類仍生活在現代的海洋裏。腔棘魚的重要特征是，鰭呈葉狀，具有肌肉，並有相連的輻棘，從而使一些魚可以在陸地上爬行。它們與兩棲類有密切的親緣關係。人們認為兩棲類就是由它們演化而來的。
圓口類很像魚，但缺乏成對的胸、腹鰭，特別是嘴巴上沒有上下頜，所以又叫“無頜類”。古代的無頜類，都是些體外披著硬骨片的“甲胄魚”。古代的無頜類，從奧陶紀出現以後，真掌鰭魚在誌留紀很繁盛。但因為無頜，生活方式落後，僅能以流入口內的水中夾雜的食物為食，所以在生存鬥爭中，它們敵不過新興的有頜魚類而日趨衰落了。
真掌鰭魚：生活在距今4億年前的泥盆紀。是一種淡水魚類，以水生動物為食。體表有鱗，並有供呼吸用的內鼻孔和鰾。頭骨構造、牙齒的類型以及肉鰭骨骼的排列方式，都同早期的兩棲動物相似。距今3.6億年前地球氣候變化，使許多湖泊幹涸或水質變壞。它們就靠內鼻孔、鰾和肉鰭的優勢，慢慢爬上了陸地，經過漫長而艱難的曆程，在連續不斷的世代演變中，它們逐漸變成了兩棲動物。
矛尾魚
矛尾魚，腔棘魚目矛尾魚科的惟一種，是惟一現生的總鰭魚類。矛尾魚一般生活在200～400米深的海水中。一旦離開這黑暗、低溫的環境，它就不能生活很久。在200米以下的深海區域，一片漆黑，眼睛自然就失去了作用。它平常吃小魚，靠感受器捕食。肉食性，以衝刺方式捕食，專吃烏賊和魚類。