最早的鱼
古生物学的研究通常以化石材料为基础。科学家通过放射性同位素确定岩石的绝对年龄，并将其划分为不同的地质年代。这些地质时代保存下来的古生物记录了当时的环境条件和生物信息，经过数千年的沉积形成化石，成为研究地质史和生物进化史的基础。
鱼类化石并不十分丰富，但仍能展示古今各类鱼类发生发展的过程。最早的鱼类化石沉积在寒武纪和奥陶纪岩石中，距今约4亿年。通过对岩石的研究，人们知道这种最早的鱼生活在盐水环境中，或者说是海洋中，它们的身体上覆盖着一层像盔甲一样坚硬的外骨骼。这些原始鱼类全身覆盖着坚硬的盔甲，前后盔甲扁平。因为它们没有下颚，所以被称为无颚。它们可以说是最古老的鱼了。因为它们穿着盔甲，不会游泳，只能生活在水下沉积物中。应该说他们是一群不会游泳的鱼。颌骨的内骨骼没有被保存下来，因此科学家推测它们有柔软的骨骼，就像我们现在看到的软骨鱼鲨鱼和鳃鱼一样。
泥盆纪发现大量完整的无颌化石，可视为鱼类的起始时代，中生代侏罗纪和白垩纪(约654.38+0.3亿-654.38+0.6亿年前)为鱼类复兴时代。新生代，各种古今鱼类在海洋和地球其他水域共存，鱼类家族达到顶峰。
在无颚鱼的基础上，也发展出了最早的有颚鱼。最初的下颚是由几个多骨的鳃弓转变而来的。鳃弓原本埋在肌肉里。在进化过程中，下颚和头壳合二为一，从而形成了更强壮、更高效的进食器官——咀嚼器。
原始颌鱼，也被称为盾鱼，在泥盆纪繁荣，但大多数在泥盆纪末期灭绝。一般认为软骨鱼和硬骨鱼是由盾鱼进化而来的，它们向不同的方向发展，但没有发现明确的证据证明这一推论。一些盾鱼仍然有扁平的身体，就像它们的祖先一样；但大部分都变成了流线型，装甲也减少了，这让它们获得了很强的游泳能力。软骨鱼也褪去了沉重的盔甲(但仍有背板的痕迹)，发展出了更强壮的适合游泳的肌肉组织。一些科学家认为软骨鱼是“原始”鱼类，但它们是否真的比硬骨鱼更原始还有待证实。
脊椎动物颌骨发生和进化的研究始于上个世纪进行的胚胎学研究，揭示了进化中的一个重要过程。颚的出现表明，动物一个新的重要特征的出现，可以将一个群体的生活领域扩展到过去无法生活的领域。此后，鱼类迅速扩张，成为今天最常见的游泳生物类群。
骨骼鱼最早生活在淡水中，后来逐渐延伸到海洋，最后成为海洋鱼类的优势类群。在进化过程中，它们产生了内部硬骨，将僵硬的盔甲变成了薄薄的鳞片，从而使它们的动作变得敏捷灵活，提高了移动速度。
硬骨鱼有两大类，其中桡鳍鱼的数量和种类大大超过另一种鱼——内鼻孔鱼。内鼻孔鱼包括一些具有特殊形态和结构的原始物种。它们有内部鼻孔结构，可以闭上嘴而不影响呼吸。今天，有内鼻孔的鱼只能看到肺鱼和枪鱼。梭鱼属于棘皮动物纲。被称为活化石，在1938之前被科学家认为是灭绝物种。1938年非洲东南沿海的一个渔民捕获了第一条梭鱼尾巴，在世界上引起了轰动。后来又陆续被抓，证实了这种古老的鱼类仍然生活在现代海洋中。腔棘鱼的重要特征是鳍呈叶状，有肌肉和相连的棘，这样一些鱼就可以在陆地上爬行。它们与两栖动物关系密切。人们认为两栖动物是由它们进化而来的。