Les amphibiens sont apparus pour la première fois sur Terre au cours de la période du Dévonien, il y a plus de 400 millions d'années. Bien que cette période soit surtout connue pour produire une abondance de poissons, elle a également donné lieu à la transition entre poissons et amphibiens. C'est pendant la période carbonifère que les amphibiens ont prospéré.
Un fossile trouvé dans l'Arctique canadien en 2004 a révélé qu'il y avait des créatures qui avaient des vertèbres, ainsi que des nageoires, qui leur permettaient de se déplacer dans l'eau. Le fossile comprenait également un museau pour respirer à l'aide d'air, ainsi que des côtes et un cou. Pendant ce temps, les amphibiens passaient la plupart de leur temps dans l'eau, mais avaient des poumons et une peau simples qui leur permettaient de respirer sur terre.
Au cours de la période carbonifère d'il y a 299 à 360 millions d'années, les amphibiens ont considérablement évolué. Au fur et à mesure que la terre devenait plus aride, il devenait nécessaire d'utiliser des œufs amniotiques pour la production, faisant évoluer les amphibiens vers une forme plus adaptée à la terre. Pendant ce temps, les amphibiens ont évolué pour avoir des structures plus solides, de grandes têtes plates et des membres courts. Leurs crânes sont devenus plus profonds et leurs corps s'étalaient, ce qui leur permettait de se déplacer facilement. À ce stade, il y avait les premiers exemples de crocodiles, de lézards et de serpents, ainsi que les premiers signes de synapsides.
