從水世界開始的早期生命
大約32億年前左右的太古宙時期，地球上誕生了細菌等原始生物。這樣低等的生物經曆怎樣的演變過程成現在我們看到的花鳥蟲魚等高等動植物的呢？科學家們通過對古代生物遺留下來的遺體、遺跡等化石的研究，現在已基本上摸清了生物的演變過程。
在原始海洋中誕生的細菌等原始生物經過27億年左右的漫長演化，約在5億年前，可以說已是海洋生物“大家庭”了。翠綠多姿的海帶一類的植物在海底生長著，憨態的烏賊、飄逸柔美的海星在水裏遊著，還有苔蘚蟲、螺螄、牡蠣，海底世界一派繁榮昌盛的景象。但這時的陸地上仍是一片荒涼。大約在三四億年前，因為地殼的運動，有水的地方變成了陸地。原來生活在水中的像海帶一類的藻類植物慢慢地適應了陸地生活條件。起初，它們沒有葉、沒有根，後來逐漸分化產生了根、莖、葉。從此，陸地上便有了綠色植物，並逐漸蔓延開來。綠色植物的登陸，為某些魚類的登陸提供了適宜的環境和食餌，創造了物質基礎。
甲胄魚類出現
科學家在美國科羅拉多州奧陶紀淡水沉積岩中發現了具有骨質結構的鱗片，這是已知最早的脊椎動物化石。它說明在遙遠的奧陶紀時期的地球上的河流與湖泊之中，曾經生活著身上有鱗甲的脊椎動物。另外，科學家在英格蘭誌留紀中期的海相沉積中發現過另一些脊椎動物化石，即莫氏魚和花鱗魚。莫氏魚可能是一種非常原始的無頜脊椎動物，其係統地位可能接近於現代的無頜類七鰓鰻的祖先。
到了泥盆紀時期，這些早期的無頜類脊椎動物達到了繁盛，在世界各地都有大量的泥盆紀脊椎動物化石被發現。這些最早的脊椎動物屬於無頜綱，統稱為甲胄魚類。由於它們沒有上下頜骨，作為取食器官的口還不能有效地張合，因此它們獲取食物資源的能力就很受限製，它們的食物還不廣泛。它們沒有真正的偶鰭，也沒有骨質的中軸骨骼。有代表性的甲胄魚體表具有發育較好的由骨板或鱗甲組成的甲胄，這便是“甲胄魚”這一名稱的由來。
不同類群的甲胄魚彼此之間存在很大差異。這表明很可能這些不同類群在其有化石記錄的時代之前，已經各自經曆了長期的進化過程。根據這些差異，可以把包括現代類型在內的無頜類分為以下兩個亞綱及幾個目：
單鼻孔亞綱：具有單一的鼻孔，較多的鰓孔和骨質的頭盾。分為以下4目：頭甲魚目、盔甲魚目、缺甲魚目和圓口目。
雙鼻孔亞綱：具有一對內鼻孔，外鼻孔不存在；形態多樣，甲片複雜。分為鰭甲目、盾鱗目和多鰓魚目。
頜的出現
較早期的動物通過其結構由一種功能向另一種功能轉變完成了向較晚期的動物進化的過程。頜就是由一些原來功能與取食並無關係的結構轉變而來的。
甲胄魚類有大量的鰓，這些鰓由一係列的骨骼構造所支持，每一構造由數節形狀像尖端指向後方的躺著的“”字形的骨頭組成。每一個這樣的“”字形構造就是一個鰓弓。原始脊椎動物所有的鰓弓排列成左右兩排橫臥的“”字形結構：＞＞＞＞。
在脊椎動物進化的某一個早期階段，原來前邊的兩對鰓弓消失了，第三對鰓弓上長出了牙齒，並在“”字的尖端處以關節結構鉸合在一起，這樣，脊椎動物就形成了能夠張合自如，有效地咬齧食物的上下頜，從此它們真正地張開了“血盆大口”。
高等魚類的進步
典型的高等魚類的身體都是流線型，這一點與許多善於遊泳的原始魚形動物並沒有太大差別，所不同的是，它們發展出了一套後者從來沒有過的完善的運動器官——鰭。典型的高等魚類有一個大而有力的尾鰭，尾鰭在水中來回擺動引起反作用力，從而推動身體前進。背部有1～2個背鰭，腹麵一般還有一個臀鰭，均為平衡器，防止魚遊動時發生滾動和側滑。偶鰭包括位於前方的一對胸鰭和一對位置或前或後的腹鰭。在進步的魚類中，這些偶鰭非常靈活，起到水平翼或升降舵的作用，有助於魚在水中上下運動；也可以起方向舵的作用，使魚能夠急轉彎；還可以作為製動器使魚能夠急停。有了奇鰭和偶鰭的配合，魚類就能夠完善地適應在水中的活躍的生活方式。
有一項解剖結構上的革新在標誌著高等魚類興起的諸多事物中顯得特別重要。在魚類進化的初期，頜骨後麵的第一對鰓弓特化為舌弓，上麵的骨頭特化為起支柱或連接作用的舌鐙骨，將頜骨與顱骨連接起來。舌頜骨在魚類的進化和由魚類發展為陸生動物的過程中都發揮了重要作用。由於舌頜骨一端與頭骨後部相連接而另一端與頜骨相連接，原來位於頭骨與舌弓之間的鰓裂就大為縮小。在較原始的魚類中，這種縮小了的鰓裂保留下來轉變成噴水孔，它是位於第一對完全鰓裂前方的一對小孔。在高度進步的魚類中噴水孔也完全消失了。