在石炭紀和二疊紀還曾經生存著一類牙齒沒有迷路的原始兩棲動物，被歸為殼椎亞綱。殼椎類多體型較小，非常特化，其中包括一些相貌奇特的成員，如二疊紀的笠頭螈有著獨特的三角形的頭。古生代結束時殼椎類全部滅絕，是否留下了後代尚不明確。
尾蛙進入中生代後，現代類型的兩棲動物開始出現。現代類型的兩棲動物身上光滑而沒有鱗甲，皮膚裸露而濕潤，布滿黏液腺，被歸入滑體亞綱。這種皮膚可以起到呼吸的作用，有些兩棲動物甚至沒有肺而隻靠皮膚呼吸。最早的滑體兩棲類是三疊紀的原蛙類，如三疊尾蛙，與現代的蛙有些類似，但是有短的尾。有尾目和無足目出現得晚些，有尾目出現於侏羅紀，而無足目到了新生代初期才有可靠的記錄，不過無足目特征比較原始，可能更早便以起源。現代兩棲動物的起源現在沒有定論，有人認為無尾目起源於迷齒類而有尾目和無足目起源於殼椎類，也有人認為三者的共性很多，有著共同的起源。
蝌蚪兩棲動物是最原始的陸生脊椎動物，既有適應陸地生活的新的性狀，又有從魚類祖先繼承下來的適應水生生活的性狀。多數兩棲動物需要在水中產卵，發育過程中有變態，幼體（蝌蚪）接近於魚類，而成體可以在陸地生活，但是有些兩棲動物進行胎生或卵胎生，不需要產卵，有些從卵中孵化出來幾乎就已經完成了變態，還有些終生保持幼體的形態。
變態
變態，在有些動物的個體發育中，其形態和構造上經曆階段性劇烈變化：有些器官退化消失，有些得到改造，有些新發生出來，從而結束幼蟲期，建成成體結構。這種現象統稱為變態。大多數無脊椎動物門類中都有進行變態的種類，在脊椎動物中變態僅見於魚類和兩棲類。通過變態，不僅動物成體形態建立，同時其生理特性、行為、活動方式和生態表現都與幼蟲期有顯著差別。