两栖类是最初出现的陆上四足动物，目前公认的两栖类祖先是发现于格陵兰晚泥盆世地层中的鱼石螈。它在许多方面保留着鱼的模样，但毕竟这种动物能用肺呼吸，用四足在陆上行走，也就是说，已具备两栖类的基本功能了。而且从它的骨骼解剖观察，与总鳍鱼类中的真掌鳍鱼十分相似，于是也就公认两栖类是从肉鳍鱼类演化而来的，只是它的祖先应是总鳍鱼或是肺鱼迄今仍无定论。
目前世界上仅格陵兰发现过鱼石螈化石。澳大利亚的晚泥盆世地层中虽曾发现过类似鱼石螈的足迹，却不能肯定是否为最早的某种具体的两栖类动物。
我国尚无此类化石的报道。
两栖纲划分为三个亚纲：
迷齿亚纲——又称坚头亚纲，产于泥盆纪至侏罗纪，其头骨构造相当坚固，脊椎骨也颇为复杂，是两栖类的祖先类型。
壳椎亚纲——石炭纪至三叠纪（或二叠纪），具有线轴状椎骨的两栖类。
无甲亚纲——三叠纪至现代，身体表面光滑，皮肤裸露的两栖类。
迷齿两栖类动物自晚泥盆世问世以后，成为石炭二叠纪时期两栖动物的主体，许多化石往往发现于煤系地层中，可见它们当时多生活在森林中的沼泽地带，所以地质历史上把石炭二叠纪称为两栖动物时代。
我国的迷齿类化石于1983年6月首次发现于新疆乌鲁木齐六道湾。当时，在驻军的营房区域开挖地基时看到骨骼化石，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所赴新疆考察的专业人员闻讯赶来，进一步进行发掘，获得多具标本，带回北京交由张法奎教授研究。经过详细观察比较，认为是一具新属标本，定名为乌鲁木齐鲵。大者体长40厘米，小者仅10厘米。与其伴生的化石尚有叶肢介、古鳕鱼、芦木化石等，于是确定为晚二叠世。化石所在的地层属油页岩组，可见当时动物正处在古湖泊的边缘上。目前，在哈密、吐鲁番盆地勘探到该地层中出产石油与天然气，正是古湖泊的位置。这具乌鲁木齐鲵还可作为找油找气的标志性化石。
另外，在吐鲁番也找到保存十几颗牙齿的一块上颌骨化石。经杨钟健院士研究，定名为吐鲁番耳曲鲵，其时代与生活环境也同乌鲁木齐鲵一样。
以往都认为迷齿两栖类在三叠纪末期就灭绝了。1977年，在澳大利亚昆士兰早侏罗世地层中发现迷齿类化石，说明它们的灭绝时间往后推迟了。
后来，在新疆克拉玛依地区、四川自贡市中侏罗世地层中，均相继发现尚未灭绝的迷齿类化石。其中产于自贡的标本，头部保存得相当完整，经董枝明教授研究，定名为中国短头鲵。其身体大小中不等，头骨上可见侧线沟的残留痕迹，表示其原始性状，这是目前已知在地球上生存的最后迷齿两栖动物。
关于壳椎两栖类化石，我国尚未发现。
无甲两栖类，现生的所有两栖动物均包括在此亚纲中，它可能起源于石炭纪时期，与壳椎类有共同的祖先，但在石炭二叠纪地层中尚未发现其代表化石。
在马达加斯加岛上的早三叠世地层中发现的三叠蛙，或称原蛙，认为是无甲两栖动物的祖先。它的外形与现代蛙类十分相似，但尚残留一小段尾椎骨。至早侏罗世时出现的蛙类，未见尾椎骨，与现生者已无太大的区别了。
我国的蛙类化石，最早在1936年由杨钟健研究，其标本材料采自山东临朐山旺中新世地层中，定名为玄武蛙。其基本特征与现生的蛙类没有什么太大的区别。在化石的周围，还可见到许多蝌蚪化石，可见原地埋藏于湖沼内。
与玄武蛙类似的尚有蟾蜍，北京周口店的洞穴堆积物中曾发现过，只是标本太破碎，仅见一些股骨，无法鉴定其名称。
山旺中新世地层中还发现若干蝾螈化石，定名为中新蝾螈，其特征基本上与现生者东方蝾螈十分接近，只是其个体稍小。